1、恐龙蛋的发现:一个意外
2019年2月,著名导演王全安执导的电影《恐龙蛋》在柏林电影节首映。这部电影的主人公是蒙古高原上的牧民,其情节与恐龙蛋化石并没有直接关系。之所以起了这个片名,是因为人类第一次发现恐龙蛋就是在蒙古高原上。
1922年,美国博物学家、探险家罗伊·查普曼·安德鲁斯(1884-1960)组织了一支中亚考察团,在中国政府的支持下,多次赴蒙古戈壁进行科学考察。1923年的一天,他们在二连浩特西北200多公里的沙布克乌苏地区,发现了一窝保存较完好的恐龙蛋化石,共9枚。这在当时引起了巨大的轰动。这批恐龙蛋发现后,人类才确凿无疑地知道恐龙为卵生动物。安德鲁斯也一夜之间成为科学界的新闻人物,他的这一发现在恐龙研究历史上留下了浓墨重彩的一笔。
其实,安德鲁斯此行的初衷是为了寻找古人类化石,因为此前一些美国古生物学家曾提出,中亚地区可能是人类和早期哺乳动物的发祥地。但是现在人们提到他,更多地是因为他是世界上最早发现恐龙蛋的科学家,可谓无心插柳柳成荫。
图1 人类发现的第一窝恐龙蛋化石(图片来自网络)
2、神奇恐龙蛋在哪里
在安德鲁斯的传奇经历之后,越来越多的恐龙蛋化石在世界各地发现,而中国是世界上发现恐龙蛋化石最多的国家。
在中国境内,盛产恐龙蛋化石的地区有河南西峡、湖北郧县、浙江天台、山东莱阳、江西赣州、广东南雄、广东河源等。其中,尤以河南省西峡县发现的恐龙蛋化石最为丰富。
西峡盆地位于秦岭东段南侧,横贯河南、陕西两省,东西长约100km,南北长约5-10km,面积约750km2。盆地内沉积了一套厚约4000m的晚白垩世地层,自下而上被分为高沟组、马家村组、寺沟组。从地层位置上讲,恐龙蛋化石保存在马家村组中;从地理区域上讲,西峡县的阳城乡一带是恐龙蛋化石最密集的区域。
需要说明的是,由于骨骼和蛋保存为化石所需的环境并不一致,恐龙骨骼化石的产地和恐龙蛋化石的产地也不太重合。如西峡地区是世界罕见的恐龙蛋宝库,但发现的恐龙骨架却相对较少;再如四川自贡以丰富的恐龙骨骼化石著称,恐龙蛋却难得一见。
下面,我们就主要以河北地质大学博物馆馆藏的、采自河南西峡地区的恐龙蛋化石为例,带领大家认识各种类型的恐龙蛋。
图2 中国恐龙蛋化石的分布(引自周世全等<走近恐龙蛋世界>)
3、形形色色的恐龙蛋
恐龙蛋的形状千差万别,简单地说可分为长形和圆形两大类。河北的朋友们都知道,驴肉火烧也分为长形和圆形,代表了不同地域的美食:前者来自河间,后者来自保定。与之类似,不同形状的恐龙蛋也代表了不同的恐龙种类。一般来说,长形的恐龙蛋都是食肉恐龙的蛋;而圆形的恐龙蛋孵化出的都将是素食主义者。这是人们根据长期的经验总结出来的。
而在最初,人们尚不清楚这一规律,也造成了一些“冤假错案”。当年安德鲁斯发现的世界第一窝恐龙蛋为长形,却被误认为属于植食性的原角龙。而产下这些蛋的恐龙妈妈,一只保存在蛋附近的肉食性恐龙,则被认为是试图偷吃原角龙蛋,并被命名为窃蛋龙。随着研究的深入,人们才洗脱窃蛋龙的不白之冤。
所谓的圆形蛋和长形蛋,虽然很直观,但毕竟是比较粗略的划分。在学术研究中,古生物学家对恐龙蛋的划分更加精细。他们将恐龙蛋分为多个不同的科,包括圆形蛋科、长形蛋科、蜂窝蛋科、网格蛋科、树枝蛋科等。
这些科的划分,并不仅仅根据恐龙蛋的外形,还要参考蛋壳的显微结构等特征。如“树枝蛋科”,并不是说蛋的形状像树枝,而是指在显微镜下观察蛋壳横截面会发现很多树枝状的结构。
在科这个分类级别以下,恐龙蛋又被进一步划分为不同的属、种。中学生物课本告诉我们,生物的完整学名是由“属名+种名”构成。如“石嘴湾副圆形蛋”(“Parasperoolithus shizuiwanensis”)这个名称,其中“副圆形蛋”(“Parasperoolithus”)为属名,“石嘴湾”(“shizuiwanensis”)为种名。
根据此前研究者的统计,在西峡发现的恐龙蛋有7科、10属、21种。
图3 石嘴湾副圆形蛋(河北地质大学博物馆藏品)
图4 西峡巨型长形蛋(河北地质大学博物馆藏品)
除了形态和显微结构的区别之外,不同恐龙蛋的排列方式也不尽相同。有的单独出现;有的聚集成堆;有的排成一个圆圈;有的甚至叠成多层圆圈。大多数恐龙蛋是长轴平行于岩层,但是也有一些恐龙蛋长轴与岩层层面垂直,呈“万笏朝天”状。
恐龙蛋的各种排列方式,其实反映了不同恐龙的行为特征。如加拿大研究者Kohei Tanaka就认为,各种恐龙具有不同的“布蛋行为”。体型较小的恐龙会按照花瓣形状摆放自己的蛋,每颗蛋都紧密相邻;较大的恐龙会在开阔地把蛋摆成一个更大的圆圈,成年恐龙坐在中间,全身大部分的体重压在地面上,避免蛋承受过大的重量。
有时候,人们还会发现一窝恐龙蛋没有组成一个完整的圆圈,而是留有一个缺口,也许是恐龙母亲为了避免踩到自己的蛋而给自己留出的一条通道呢。
图5 聚集成堆的恐龙蛋(河北地质大学博物馆藏品)
图6 排成一圈的恐龙蛋(河北地质大学博物馆藏品)
有一些恐龙蛋,在排列方式上还有一个显著的特点:总是成对出现,所以人们每次发现的这类恐龙蛋的数量往往是偶数——两个,四个,六个……这又是为什么呢?
图7 两枚保存在一起的恐龙蛋(河北地质大学博物馆藏品)
图8 四枚保存在一起的恐龙蛋(河北地质大学博物馆藏品)
古生物学家在我国江西赣州地区发现的一具恐龙化石给了我们答案。这是一只躯体保存较好的雌性窃蛋龙类的化石,除了脊椎和四肢以外,人们还发现它体内还有两枚尚未产出的蛋,一左一右。古生物学家们据此得出,一些窃蛋龙类的恐龙,具有左右对称的两个产道,因此在它们产卵时,总是同时产两枚。这就造成了它们的恐龙蛋数量大多为偶数。这只雌性恐龙是不幸的,它在即将产卵时遭遇了某种不测而死亡,并保存为化石。但正是它的不幸经历,帮助人们解开了一项科学之谜。
图9 体内含有双卵的窃蛋龙(复制品,摄于重庆自然博物馆)
很多人还会好奇:恐龙蛋之中的恐龙宝宝是什么样子的?事实上,只有当蛋化石中的恐龙胚胎达到发育阶段的晚期,骨骼才会成形。这样的化石相对较少,但是在盛产恐龙蛋的河南西峡、江西赣州等地也时有发现。其中,一块在河南西峡地区发现的距今约8600万年的恐龙蛋化石,曾引起了古生物界的广泛关注。在这块化石上,有一具长度约为50cm的、被起名为“路易贝贝”的恐龙骨架,和几个恐龙蛋及一些蛋壳碎片保存在一起。它为什么突然死亡了呢?它是处于胚胎状态?还是刚刚出生?这些问题吸引着好奇的人们。而且这块化石当年在河南西峡被发现后,曾经在流失海外18年,然后重返中国,这就更增加了它的传奇色彩。
图10 “路易贝贝”(河南地质博物馆藏品,图片来自网络)
就在2020年6月,世界著名学术杂志《Nature》上发表的一篇论文又一次刷新了我们对于恐龙蛋的认识。科学家们在文中提出,早期的恐龙蛋是软壳的,类似现在的蛇蛋;随着恐龙的不断演化,为了更加适应环境,逐渐产生了具有钙质硬壳的蛋。这就解释了一个现象:三叠纪的恐龙蛋一枚也没有发现过;侏罗纪的恐龙蛋数量较少;白垩纪的恐龙蛋数量最多。