恐龍化石的形成
恐龍死后,身體中的軟組織因腐爛而消失,骨骼及牙齒等硬體組織沉沒在泥沙中,處于隔氧環(huán)境下,經(jīng)過幾千萬年的沉積作用,骨骼完全石化而得以保存.此外恐龍生活時的遺跡,如腳印、恐龍蛋等有時間也可以石化成化石保存下來.
1、石化和掩埋
當(dāng)恐龍死去并很快地被沉積物或水下泥沙所覆蓋時,石化過程就開始了.這些沉積物中含有細小的顆粒,會在尸體表面形成一層松軟的覆蓋物.這條“毯子”可保護動物尸體免受食腐動物的侵襲,也可隔絕氧氣,抑制微生物的分解.
2、石化過程
恐龍的骨骼和牙齒等堅硬部分是由礦物質(zhì)構(gòu)成的.礦物質(zhì)在地下往往會分解和重新結(jié)晶,變得更為堅硬,這一過程被稱為“石化過程”.隨著上面沉積物的不斷增厚,遺體越埋越深,最終變成了化石.而周圍的沉積物也變成了堅硬的巖石.這個過程是極其緩慢的.
3、回歸地表
在石化回歸地表的過程中,還有許多危險.在成千上萬的石化過程中,周圍的巖石可能會彎曲變形,這樣化石就會被壓扁.另外,地殼底部的高溫也有可能讓化石熔化.逃過這些劫難后,還得有人趕在化石從周圍巖層中分離前找到它,否則化石就會碎裂消失.
4、恐龍化石的類別
恐龍殘體如牙齒和骨骼化石是我們最熟悉的化石,這些都被稱之為體軀化石；至于恐龍的遺跡（包括足跡、巢穴、糞便或覓食痕跡）也有可能形成化石保存下來,這些則被稱為生痕化石.這些化石是我們研究恐龍的主要依據(jù),據(jù)此我們可以推斷出恐龍的類型、數(shù)量、大小等等情況.
恐龍化石埋藏地點
只有少數(shù)相當(dāng)特殊的地質(zhì)環(huán)境能夠?qū)⒒４嫱旰?最常見的是質(zhì)地細致的沉積巖.而恐龍化石由于年代久遠,保存更不容易.現(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的恐龍化石埋藏地主要有德國的索倫候芬、蒙古戈壁沙漠的火焰崖、中國云南的祿豐等.
1、索倫候芬
德國的索倫候芬采石場在恐龍生活的時代是個熱帶淺海,當(dāng)時還有島嶼散布.索倫候芬的細致石灰?guī)r層中保存有美頜龍屬的化石,另外還有魚類的纖細遺骸,以及早期鳥類始祖鳥等島棲動物的遺骸.
2、火焰崖
蒙古戈壁沙漠的火焰崖保存了很多白堊紀晚期的動物化石,包括原角龍、竊蛋龍和迅掠龍等.從20世紀20年代發(fā)現(xiàn)火焰崖蘊藏著化石以來,人們已經(jīng)在這里挖掘了不少聞名世界的恐龍標(biāo)本.
3、科摩斷崖
19世紀70年代,科學(xué)家們在位于美國懷俄明州的科摩斷崖發(fā)現(xiàn)了不少恐龍的骨骼化石,其中大部分都是蜥腳類恐龍的骨骼.美國自然博物館的科學(xué)家從19世紀90年代開始就在這里挖掘,目前已發(fā)現(xiàn)數(shù)百件標(biāo)本.
3、月谷
月谷是一個位于阿根廷西部的荒蕪的峽谷,人們從這里發(fā)現(xiàn)的化石中才知道恐龍的存在.從月谷發(fā)現(xiàn)的化石包括三疊紀晚期的喙龍類群和其他爬行動物類群,其中包括早期的獸足類恐龍始盜龍屬和埃雷拉龍屬.這個偏遠地點發(fā)現(xiàn)于20世紀50年代,卻一直到20世紀80年代晚期人們才知道這兒的化石蘊藏量非常豐富.
4、祿豐
中國云南祿豐縣恐龍山方圓10平方千米的地區(qū),是聞名于世的恐龍之鄉(xiāng).1938年考古學(xué)家在這里首次發(fā)現(xiàn)完整的恐龍化石,之后陸續(xù)挖掘出數(shù)十具恐龍化石.經(jīng)鑒定,其中有24屬30多種恐龍,是世界上最原始、最古老、最豐富、最完整的脊椎動物化石群.
恐龍化石的發(fā)現(xiàn)
恐龍化石的發(fā)現(xiàn)是研究恐龍最關(guān)鍵的一步.化石大多保存在沉積巖中,并且化石的出露也是有一定規(guī)律的.所以在尋找化石時,需要先對各種沉積巖以及它們的地質(zhì)年代有所了解.新技術(shù)的采用在發(fā)現(xiàn)恐龍化石方面也可以助一臂之力.
1、恐龍化石的保存
許多化石都保存在沉積巖中,除此之外,冷卻的溶巖表面的化石足跡也有可能保存下來.而永遠凍結(jié)在地面,例如西伯利亞的永凍土,也可以很好的保存化石.
2、沉積巖
沉積巖是一種由沉積在河、海、盆地或陸地上的沉積物經(jīng)固結(jié)而形成的巖石,按其成因和物質(zhì)成分可分為礫巖、砂巖、泥巖等.因為組成沉積巖的砂土微粒十分細膩,可以很好地保存化石,所以在沉積巖中也包含了圓形的石塊,稱為結(jié)核.結(jié)核是化學(xué)變化所生成,形成原因是因為有化石的存在.
3、化石的出露
水、風(fēng)或人類的活動都會導(dǎo)致蘊藏化石的巖石出露.侵蝕中的懸崖和河岸都是尋找化石的好地點.因人類活動而使化石露出的地點,通常包括采石場、路邊和營建工地.
4、發(fā)現(xiàn)恐龍化石的工具
尋找有可能蘊藏化石的埋藏什么是恐龍地點時經(jīng)常會用到地質(zhì)圖.地質(zhì)圖可以顯示露出地表的不同類型或不同單元的巖石類型.航空攝像和衛(wèi)星攝像也可以配合地質(zhì)圖一起使用,以便確定出露巖石的精確位置.
恐龍化石的挖掘
在發(fā)現(xiàn)恐龍化石的埋藏地點后,考古人員就要把化石挖掘出來.起出那些零星的小化石可能只需要一個人花上幾分鐘的時間,但如果是要將大塊化石從堅硬的巖石中起出,就需要大批人員費時數(shù)星期或數(shù)月,侵蝕中的懸崖和河岸都是尋找化石的好地點動用各種機械工具才能完成.在此過程中,測量并記錄作業(yè)細節(jié)也同樣重要.
1、挖掘的地點
探尋恐龍的最佳地點是在中生代沉積巖層露出地表或接近地表的地方.山路旁、采石場、海岸、懸崖、河岸甚至煤礦都可能是挖掘的地點.然而占地最廣、恐龍?zhí)N藏量最多又露出地表的地區(qū)多半位于崎嶇的不毛之地或遙遠的沙漠之中.
2、挖掘的方法
在恐龍化石的挖掘中,工作人員會根據(jù)挖掘地點的不同采取不同的挖掘方式.比如在某些沙漠地區(qū),工作人員只要把上面的沙子清除,就能整理出骨骼來.但要挖掘埋藏在硬巖石里的大骨架,就必須使用炸藥、開路機或強有力的鉆孔機.
3、測繪挖掘現(xiàn)場
人們在恐龍挖掘現(xiàn)場移除任何東西之前都會先用網(wǎng)絡(luò)分區(qū),在不同的分區(qū)內(nèi)找到的化石都要標(biāo)示清楚,經(jīng)過攝影并精確繪測現(xiàn)場圖,這樣到最后就會得到一張精密完整的現(xiàn)場繪圖.這個處理過程幾乎和化石本身一樣重要.記錄挖掘現(xiàn)場的精確位置和彼此的相對位置,有助于揭示標(biāo)本恐龍當(dāng)時的致死原因以及為何保存下來.
4、化石的搬運
化石在移動前要先進行穩(wěn)定處理.有時只需要用膠水或樹脂涂刷暴露部分,有時則必須以粗麻布浸泡熱石膏液做成的繃帶來包裹.小塊化石可以用紙張包起來,或收藏在樣品袋中以免受損.大塊化石或用石膏包裹,或在最脆弱的部位用聚胺甲酸酯泡沫來保護.有些較大的內(nèi)藏化石的石塊則必須先劈開再運輸.
恐龍化石的重建和復(fù)原
尋找、挖掘作業(yè)只是認識恐龍化石的第一步,接下來就是將化石骨骼一塊塊地拼湊起來,重新構(gòu)建一副骨架.而復(fù)原工作則是在骨架上添加筋肉,使之重現(xiàn)生前的模樣.所以有時古生物學(xué)家花在實驗室里的時間比花在野外的時間還長.
1、清理化石
在實驗室里取出恐龍化石時需要特別小心.去除巖石、露出化石的精巧細部構(gòu)造需要謹慎處理,也相當(dāng)費時.可視需要移除的巖石多寡來決定使用的工具.在去除化石周圍的巖石后,需要在化石上涂膠水和樹脂來加以保護.
2、酸劑預(yù)備作業(yè)
稀釋后的乙酸或甲酸可以用來溶蝕化石周圍的巖石,而不會傷及化石本身.但整個作業(yè)過程必須謹慎監(jiān)看,因為有時酸劑會由內(nèi)部將化石分解.并且有些酸劑相當(dāng)危險,可能會灼傷皮膚,因此使用者必須穿戴安全面罩、手套及防護服.
3、學(xué)術(shù)描述與命名
等化石完全準(zhǔn)備妥當(dāng),古生物學(xué)家就可以描述化石的構(gòu)造,并與相關(guān)或類似的恐龍做比較.如果有可能是新的屬或種類,就要為這個化石恐龍起個新學(xué)名.拿新化石的特征和其他化石做比較,就可以把新化石納入種系發(fā)生關(guān)系中.
4、圖解描繪
圖解描繪的過程是描述恐龍實際長相的關(guān)鍵.圖解的方式很多,有的精確素描巖石中埋藏的化石,有的是結(jié)構(gòu)完整、標(biāo)示清楚的重建復(fù)原骨骼圖.為求精確,科學(xué)家通常會使用攝像描繪器.雖然素描作品不如照片精確,但還是很有用.因為借由素描可以將可能同時出現(xiàn)在單件化石上的特征結(jié)合呈現(xiàn).
5、原稿審閱和論文發(fā)表
完成化石研究后就可以把研究結(jié)果寫成論文公布發(fā)表.論文內(nèi)容可能是新恐龍的描述,或是重新評估某種早已認識的恐龍種類.可以用圖表、照片來輔助說明.因為所有論文在正式發(fā)表之前都需要經(jīng)過同行審閱,所以多半相當(dāng)可靠.
6、重組
在弄清楚了某種恐龍骨骼的結(jié)構(gòu)之后,就會盡可能地重組該副骨架.失落的骨架用玻璃纖維制作的模型來代替.現(xiàn)在我們能夠看到的大部分大型的展示骨架也都是用質(zhì)量較輕的玻璃纖維模型來代替,并將細金屬條隱藏其中,以便支撐架構(gòu).
7、重塑
重組的骨架是重塑某種恐龍生前模樣的基本依據(jù).現(xiàn)存的爬行類、鳥類和哺乳動物的身體結(jié)構(gòu)也可以用來參考.它們有助于指出恐龍內(nèi)部器官的大小、外形、位置和構(gòu)成腹部的肌肉情況.皮膚的構(gòu)造則參照化石上的皮膚印痕.
8、恐龍皮膚的顏色
恐龍的體型、生活形態(tài)等我們可以通過發(fā)現(xiàn)的化石而進行復(fù)原和推斷,但對恐龍的皮膚的顏色我們無法找到化石的依據(jù),所以只能根據(jù)我們對現(xiàn)有動物的認識來推測.根據(jù)古生物學(xué)家推測,大型恐龍可能會有斑紋或斑點作為保護色,顏色也會更鮮艷一些.交配期間,雄性恐龍的頭部與皮膚的部分區(qū)域可能會像現(xiàn)代鳥類一樣顯現(xiàn)出艷麗的色彩,這樣更容易獲得異性的青睞.
9、庫存的寶藏
我們在博物館里能夠看到的恐龍其實只是庫存化石中的一小部分.例如在猶他州普羅伏楊百翰大學(xué)的地球科學(xué)博物館就貯藏了近100噸尚未剝除石膏外殼的化石.許多博物館地下室的架子或抽屜里塞滿了貼有標(biāo)簽的恐龍骨骼化石,其中大部分會原封不動地擺上好幾年,等待科學(xué)家來研究.有些古生物學(xué)家會從一兩根百年前出土沒人研究或鑒定錯誤的骨骼中,鑒定出全新的恐龍品種.
恐龍化石的研究
對恐龍的研究基本上都是基于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的化石.如今,古生物學(xué)家通過先進儀器不用破壞化石就可以看到其內(nèi)部,而且也可以看到過去不可能檢視的內(nèi)部細微構(gòu)造.這可以讓我們了解恐龍的生活方式、食物、成長和行動方式等,并且得知恐龍的進化譜系.
1、恐龍化石解剖學(xué)
恐龍化石解剖學(xué)可以讓我們提供化石恐龍本身可能的生活方式或構(gòu)造的信息,還能提供該恐龍所屬的類群進化的相關(guān)信息.古生物學(xué)家還可以拿某種動物的骨頭來與相似類型的骨頭做比較,從而闡述物種間的進化譜系關(guān)系.雖然化石恐龍的肌肉、器官等柔軟組織是不可能變成化石保存下來的,但也可以用現(xiàn)代動物的解剖構(gòu)造來與化石恐龍比較對照并推斷出來.
2、恐龍的控制系統(tǒng)
交感神經(jīng)系統(tǒng)和荷爾蒙系統(tǒng)一起協(xié)調(diào)恐龍身體的功能.絕大多數(shù)蜥腳類恐龍的腦部都很小,有些小型的獸腳類恐龍的腦部卻比較大并且比較復(fù)雜.大型的獸腳類恐龍之一暴龍具有一個專門控制四肢運動、處理視覺與嗅覺訊息而設(shè)計的腦部,但它的大腦卻非常小.
3、恐龍的心肺系統(tǒng)
獸腳類恐龍或許擁有高效率的心臟,以保持較高的體溫.蜥腳類的恐龍龐大的身軀可以貯存足夠的太陽熱能,使它們在整個夜晚都保持溫暖.恐龍的心肺系統(tǒng)在執(zhí)行功能上,可能類似人類的溫血系統(tǒng)或爬行類的冷血系統(tǒng).
4、恐龍的柔軟組織
恐龍身上的柔軟組織主要包括肌肉、消化系統(tǒng)等.其骨骼之間以韌帶相連,成對而相抗衡的肌肉通常是由筋腱附著在骨骼上,以收縮和放松的方式使四肢來回移動.恐龍的消化系統(tǒng)由盤旋的腸子所組成.肉食性恐龍擁有相當(dāng)短而簡單的消化道,草食性恐龍則需要長而復(fù)雜的腸子,以便分解植物纖維、身體的廢物等.精子和卵也都經(jīng)由泄殖腔排出體外.
5、恐龍的骨架
恐龍骨架的功能主要在于支撐用來運動的肌肉,并保護大腦、心臟和肺部器官,以及安置制造血液的骨髓.不同類群的恐龍會有特化的骨骼,如獸腳類恐龍大頭顱里巨大的顳孔,可以減輕不必要的重量.
6、顱骨和牙齒
通過觀察恐龍化石的眼球、鼻組織和耳部就可以了解恐龍的感覺器官.牙齒顯示出化石恐龍的生活方式,例如肉食性恐龍的牙齒通常有銳利的邊緣或具有圓錐形牙齒,植食性恐龍的牙齒則有葉狀或扁平的咀嚼齒.不同恐龍口中的齒列形態(tài)也可以提供恐龍覓食方式的信息.
7、古病理學(xué)
古生物學(xué)家通過化石的研究發(fā)現(xiàn),埃德蒙托龍會像人一樣癌癥.研究古代疾病和傷害的學(xué)問稱為古病理學(xué),這種研究主要是通過保存下來的骨頭進行的.比如說,如果化石動物的骨頭出現(xiàn)病變或特殊的增長,就代表這個動物生前可能曾經(jīng)患病或受傷.如果某個化石物種有許多個體經(jīng)常性地出現(xiàn)某些特征,就可以推斷出他們某一方面的生活.
8、電腦斷層攝影
電腦斷層攝影不需要破壞標(biāo)本就可以看到化石顱骨的內(nèi)部構(gòu)造.平常需要剖開化石才能檢視的細部構(gòu)造,現(xiàn)在用電腦斷層攝影就能輕易做到.傳統(tǒng)的X射線會把物體壓縮成單一平面,而電腦斷層攝影可以產(chǎn)生立體的電腦模型,在多唯空間里操控.
9、顯微鏡的運用
古生物學(xué)家使用顯微鏡來觀察化石,已經(jīng)有辦法研究各種化石微生物.掃描電子顯微鏡是功能強大的工具,可以放大物體攝影達百萬倍,可以看到遠比過去更加細膩的化石骨頭細部.這類儀器首次揭露了化石化的微生物構(gòu)造,協(xié)助古生物學(xué)家更深入地了解恐龍的生活環(huán)境.
夠嗎?