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從龍到獸–一場訴說大滅絕與大演化的精采大戲

甘肅省地處青藏高原北緣,滾滾黃河蜿蜒在大西北的高山峻嶺中,塵塵黃土竟記載著億萬年恐龍的滅絕,更銘記著哺乳動物的新生崛起。
 
 
 
恐龍的原鄉

龐大多樣的恐龍家族在中生代縱橫地球,占盡優勢。在漫長的1.6億年,歷經三疊紀、侏羅紀、白堊紀,各式各樣的恐龍相繼登上地球舞台,各擅勝場。大家熟悉的包括凶殘的暴龍,頭上長角的三角龍,身上披覆骨片的甲龍,聳長的脖子、巨無霸般的腕龍,全身覆蓋羽毛、蓄勢飛天的中華鳥龍等。

古生物學家從恐龍的化石遺骸中,得以一窺中生代恐龍的盛世,了解恐龍形形色色的千變萬化,也得以探究在中生代白堊紀晚期(距今約6,500萬年前)恐龍滅絕的謎團。就在遙遠的甘肅黃土高原,竟然蘊藏著豐富的恐龍化石寶藏,深深吸引著國際學界的關心和矚目,更一舉讓近十年來中國恐龍的發掘和研究成果攀登世界的頂峰!

甘肅省地處青藏高原北緣,數億年來開展的祁連山板塊規律運動,歷經板塊裂解、造山運動、海洋發展、盆地形成,完整地記錄古生代、中生代、新生代的地層演進,也為中生代的恐龍和新生代哺乳動物創造絕佳的棲息環境。大陸季風所帶來的風沙大量地堆疊,穩定地沉積,也保存了精緻完整的化石紀錄。

攀登世界恐龍研究成果的頂峰

1999年,任職於甘肅地質博物館的中國恐龍學者李大慶博士,在甘肅省永靖縣發掘了世界上保存最好的早白堊紀恐龍足印。接下來的10年間,研究團隊陸陸續續在甘肅省各地發現了許多新種的白堊紀恐龍,分別以甘肅地名命名,深刻地凸顯了甘肅地方特色,例如巨齒蘭州龍、炳靈大夏巨龍、白魔雄關龍、半月金塔龍、似大地懶肅州龍、巨型北山龍、康熙橋灣龍等。

甘肅省儼然成為世界上非常重要的恐龍分布帶,甘肅的恐龍學研究也達到了國際先進水準,成為恐龍信息資源的發源地。在一篇由世界知名恐龍學者賓州大學Dr‭. ‬Peter Dodson所撰寫,登載於2009年6月American Paleontologist 的期刊中,篇名是〈中國躍升第一〉(China Reaches the Top)的文章,記載了自1824年第一件被命名的恐龍—巨龍(Megalosaurus)以來,到2009年,在全球總計620屬的恐龍學名,中國首次以獨享132屬,超越美國長居寶座的118屬,成為全球第一!其中,甘肅最近10年來的重大發現更是舉世矚目!

在這短短的十多年,甘肅的恐龍研究已經在國際嶄露頭角,除豐富了對恐龍系統分類學的了解外,並進一步推演恐龍各代表類群的演化親緣關係。

2002年發現後隨即發表的巨齒蘭州龍(Lanzhousaurus magnidens),是世界已知牙齒最大的植食性恐龍。

2004年,在馬鬃山盆地發現並於2005年命名的褶皺黎明角龍(Auroraceratops rugosus),是世界上已知最原始的新角龍類之一。

2004年發現,在2006年命名並發表的劉家峽黃河巨龍(Huanghetitan liujiaxiaensis),是世界上已知「最胖」(臀部最寬)的蜥腳類恐龍。

2007年發現,2008年命名並發表的炳靈大夏巨龍(Daxiatitan binglingi),全長29.7公尺,高度8.7公尺,單脖子就有12.5公尺,是亞洲已知最大和保存最完整的蜥腳類恐龍。

此外,李大慶博士的研究團隊於2005~2006年間,在酒泉地區的俞井子盆地先後發掘和命名下列恐龍:似大地懶肅州龍(Suzhousaurus megatherioides),是世界已知最大的鐮刀龍類恐龍;巨型北山龍(Beishanlong grandis),是世界已知最大的似鳥龍類恐龍;白魔雄關龍(Xiongguanlong baimoensis),是暴龍類的祖先;半月金塔龍(Jintasaurus meniscus),原始型的鴨嘴龍類恐龍;康熙橋灣龍(Qiaowanlong kangxii),是亞洲首度發現的腕龍類恐龍。

在短短的10年間,甘肅恐龍從不為人知到一躍成為世界級的研究成果,發展速度令人吃驚,舉世矚目。然而研究團隊的戮力和辛苦,更是令人佩服。

哺乳動物崛起

毫無疑問地,甘肅所發現的恐龍化石代表的正是中生代白堊紀恐龍生存年代的最後榮光。古生物學家推測,大約1億年前,甘肅地區大多是湖泊的淺灘,成群的大型蜥腳類、獸腳類和鳥腳類恐龍在這裡漫步移行,為中生代恐龍滅絕前的繁盛景緻留下深刻的足跡烙印和最後記憶。

距今6,500萬年前的白堊紀—第三紀滅絕事件,是地球歷史上的第五次大規模物種滅絕事件,地球上的大部分動物和植物都滅絕了。然而物換星移,恐龍隕落,繼之而起的是新生代哺乳動物的輻射大演化。

多數科學家相信滅絕事件是由一個或多個原因所造成的,例如小行星或彗星撞擊地球造成環境驟變,或長時間的火山爆發造成環境異常。撞擊事件或火山爆發使得大量灰塵進入大氣層中遮蔽了陽光,降低了植物的光合作用,進而影響了全球各地的生態系。

在白堊紀和第三紀的地層之間,有一層富含銥的黏土層,名為K-T界線。恐龍的化石只在K-T界線的下層發現,顯示牠們在這次滅絕事件發生時,在短暫的時間就滅絕了。哺乳動物和鳥類則存活了下來,在沒有恐龍共存或威脅下,得以獲得全新的環境輻射發展,成為新生代的優勢動物。在K-T界線的上層,記錄了豐富的哺乳動物化石。

龍骨非龍

就在甘肅省蘭州市往南不到百公里的臨夏盆地,黃土沉積中竟富含哺乳動物化石,以巨犀、鏟齒象、三趾馬、真馬為代表的動物群各擅勝場,從漸新世、中新世、上新世到更新世,爭奇鬥艷,更迭登場,留下成千上萬的哺乳動物化石,名揚國際!

甘肅省的臨夏盆地是中國大陸龍骨的主要產地之一,當地多數村民老鄉以挖掘龍骨為主要的經濟來源,敲碎的龍骨、龍牙一大袋、一大袋地進入了中藥舖。根據《神農本草經》的記載,龍骨是一味中藥材,具有安神、鎮靜、平肝的功效,可用來治療頭痛眩暈、煩躁易怒、多夢等。然而,龍骨卻跟傳說中的「龍」毫無關係,也不是中生代恐龍的骨頭。所謂龍骨,可是貨真價實的哺乳動物化石!就是遠古時代大象、犀牛、牛、羊、三趾馬的骨骼和牙齒化石。

臨夏盆地正處於青藏高原和黃土高原的交會地帶,這裡氣候乾燥、土壤貧瘠。但是根據古生物學家的考證,在過去3,000萬年前到250萬年前,這裡一直是河流蜿蜒交錯,湖泊縱橫起伏,植物茂密,提供了哺乳動物絕佳的棲息環境,使得各類哺乳動物興茂繁盛。當然也埋藏了大量哺乳動物的遺骸而後成為化石,也因此造就了後來龍骨挖掘開採的盛況。

當地所保存的河湖沉積物顆粒非常細緻,在這樣的環境中,哺乳動物化石得以精緻地、精美地保存了下來。十多年來經過中國科學院古生物學家的努力發掘和研究,正逐步解構臨夏盆地化石的面貌。在當地和政縣政府的用心保護之下,私人盜掘化石的現象已經受到遏止。和政古動物化石博物館兩座現代化的館舍也先後建立,典藏著三千五百多件化石精品和骨架。

和政地區動物群更迭登場

和政縣位於甘肅省臨夏盆地,臨夏盆地的晚新生代沉積中富含哺乳動物化石,其中以晚漸新世時期的巨犀動物群、中中新世時期的鏟齒象動物群、晚中新世時期的三趾馬動物群和早更新世時期的真馬動物群的化石最為豐富,也最具代表性。

巨犀動物群生活在3,000萬年前的晚漸新世時期,當時的環境是以溫暖溼潤的森林為主,同時有一些開闊的草原地帶,與現在和政地區乾旱少雨的氣候型態差異甚大。巨犀是體型最大的陸生哺乳動物,成年的雄性巨犀站起來超過7公尺,體重可達15公噸!在青藏高原南緣的巴基斯坦的漸新世地層中也發現巨犀化石,顯然晚漸新世時期在青藏高原的南北兩側都有巨犀生活著。當時青藏高原的隆升幅度還不大,尚不足以阻擋巨犀這類超大型哺乳動物的遷徙交流。

鏟齒象動物群生活在距今1,500~1,200萬年前的中中新世時期,在這個時期的森林更加茂盛,氣候炎熱溼潤、湖泊廣布、草木繁盛。鏟齒象的鏟板推測是用來從淺水中鏟掘植物,因此鏟齒象適應在水邊的生活。鏟齒象動物群的成員尚包括肉食類的中鬣狗,偶蹄類的庫班豬等。在青藏高原北側的很多地點都曾發現鏟齒象,而同一時期在青藏高原南側的印巴次大陸卻不見這類的動物的化石,反映出青藏高原在中中新世已經隆升到足以阻礙動物交流的高度。

三趾馬動物群主要生活在距今1,200~500萬年的晚中新世時期,是炎熱半乾旱的稀樹草原環境,也有明顯的季節性氣候變化。三趾馬動物群的成員還包括:齧齒類的鼢鼠、竹鼠和豪豬;食肉類的鼬鼠、獾、鬣狗、劍齒虎;長鼻類的四稜齒象;奇蹄類以三趾馬、大唇犀最具優勢;偶蹄類中,牛羊類和長頸鹿蓬勃發展。在分類類群的組成上,三趾馬動物群已和現代哺乳動物格局相似。

隨著地球進入一個新的氣候階段,全球環境在中新世末發生了劇烈的變化。這種變化也反映在和政地區的哺乳動物群上,在中新世晚期達到最大的多樣性之後,三趾馬的數量開始減少。

真馬動物群生活在距今250~200萬年的早更新世時期,氣候寒冷而乾燥,並伴有顯著的海拔升高,環境是多樣性較低的寒帶幹廣草原,和政地區的真馬動物群在組成上也顯示出當地當時氣候的寒冷乾燥。埃氏馬巨大的體型顯示牠可能生活在一個寒冷的高纖維硬草植被環境中,增加的面部長度可以容納更長的頰齒列,增加食物咀嚼效率。披毛犀寬闊的前唇和側扁的鼻角非常適合在雪地中耙開積雪尋找草本植物。

新生代的哺乳動物蓬勃的輻射發展,卻也因氣候環境的劇烈變化,不同時代動物群的組合和特徵隨著環境的適應而產生更替變化。伴隨著海拔升高,青藏高原隆起,到了中新世晚期產生對動物的遷徙交流的阻礙作用。到了更新世早期,在臨夏盆地已經形成了一個高原高山的動物群。而在各個階段所保存的化石,正是解構環境大變遷、生物大演化的絕佳證據。
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