“又一具骨骼,头骨完美无缺!”我朝团队喊道,他们都面朝下趴在采石场的地面上,挖掘着其他骨骼。在我作为古生物学家的这些年里,我从未见过这样的景象。我们的化石猎人团队在内蒙古戈壁沙漠勘探仅 15 天,就已经发现了一个名副其实的完整化石墓地。
在接下来的几周里,我们将使用凿子、镐和推土机对该地点进行挖掘,挖掘出十多具鸵鸟状恐龙的骨骼,这种恐龙后来成为恐龙世界中最著名的恐龙之一。但是,这个故事很快就会变得远比仅仅统计化石骨骼的数量要丰富得多,尽管这些骨骼可能完整且保存完好。这群个体将揭示这些恐龙是如何相互作用的,它们的社会是如何构建的,以及它们悲惨和意外死亡的环境。我们才刚刚开始揭开这个 9000 万年前的谋杀之谜的第一个线索。我万万没有想到,我们即将了解到的东西最终会使这里成为我所见过的单一恐龙物种最丰富的遗址。
戈壁的诱惑
美国人不可避免地会将戈壁沙漠的恐龙发现与纽约市美国自然历史博物馆那位冒险家探险队长罗伊·查普曼·安德鲁斯联系起来。在 20 世纪 20 年代,安德鲁斯冒险进入外蒙古的沙漠地区,并带着已知的首批恐龙蛋和镰刀爪奇迹迅猛龙凯旋而归。然而,安德鲁斯并不是唯一一位在沙漠中搜寻的探险家。大约在同一时间,瑞典探险家斯文·赫定正在内蒙古戈壁沙漠南部地区发掘前所未有的化石,该地区现在是中国的一部分。
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在随后的几年里,在赫定遗址附近进行搜寻的科学家们发现了带有孵卵亲代的恐龙蛋巢和镰刀爪迅猛龙,其发现可以与外蒙古最伟大的发现相媲美。然而,学者和公众的注意力都集中在外蒙古;因此,自从十多年前对外开放以来,无数国际化石探险队在该地区纵横交错。相比之下,内蒙古仍然相对未受触动。
1984 年,当我第一次访问内蒙古时,我是一名 27 岁的地质学研究生,正在进行环球旅行——那是中国首次允许外国游客在没有陪同的情况下在该国旅行。在乘坐燃煤蒸汽机车抵达首府呼和浩特后,我参观了当时还是一个单层小镇的市中心的博物馆。在外面,恐龙时代的岩石向西绵延数百公里,侧翼是连接蒙古草原与中亚腹地的传说中的丝绸之路。当我返回北京时,我拜访了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的赵喜进教授,他是中国最杰出的化石猎人之一,当时他已经负责发现了十多个新物种。我们讨论了在未来的某个时候一起探索该地区。大约 16 年后,时机和环境终于一致了。
2000 年,我与赵喜进一起返回呼和浩特,安排在该地区进行大规模挖掘的后勤工作。我们走下列车,踏上呼和浩特站台,地质学家兼龙昊地层古生物学研究所所长谭林迎接了我们。谭林看起来比他的 60 岁年轻得多,他精力充沛地详细介绍了明年春天戈壁探险所需的车辆和物资。幸运的是,我们在呼和浩特找到合适的探险车辆不成问题。我认识的那个单层小镇已经被一个繁华的大都市所取代,宽阔的大道两旁排列着闪烁的霓虹灯招牌。
谭林建议我们重访赫定和后来的探险队发现化石而闻名的遗址。当然,那里还有更多的化石有待发现。但我有其他的想法。“任何无人去过的地方”是我的口头禅。最终,对未知的渴望占据了上风,我们决定在春天沿着丝绸之路出发,前往戈壁沙漠偏远的西部地区。
最初的线索
到 2001 年 4 月中旬,我们由美国、法国、中国和蒙古化石猎人组成的 16 人队伍已在呼和浩特集结。我们将自己分成四辆野外车辆和一辆卡车,卡车上装满了数吨物资,用于沿黄河岸边和进入沙漠的 700 公里行程。
我们在苏宏图小哨所附近建立了第一个营地。戈壁沙漠的风袭击了我们铁框架的中国军队帐篷,在里面的所有东西上都喷上了一层淤泥和灰尘。头发很快就竖了起来,好像涂了发胶一样。考虑到缺水和极度的寒冷,淋浴是不可能的。
每天我们都出发去寻找化石。团队成员会在不平坦的地形上行走数英里,寻找可能从岩石中露出来的有趣发现。对于化石狩猎来说,幸运是好事,但最好是天生就有“鼻子”——一种嗅探化石的天然才能。
蒙大拿州立大学古生物学家戴夫·瓦里基奥发现了第一个重大发现——一块低矮岩石壁架底部的三趾脚印。那个脚印,以其短小的侧趾而闻名,对于恐龙来说很小,但比他的手大。我们推断它很可能是大型似鸟龙或“鸟类模仿者”留下的。很快我们就会毫不怀疑是什么留下了这个印记。
根据大约 25 年前印刷的中国地质图,营地周围地区是晚白垩世时期——大约 9000 万年前。除了脚印外,我们的发现仅限于之前在戈壁沙漠中发现的小型恐龙的骨骼,因此我们搬到了附近一个化石更丰富的广阔山谷。很快,团队成员就在挖掘几个发现,包括可能是一个原始鸭嘴龙的头骨从地表伸出来。另一个化石似乎属于小型蜥脚类动物,即通常长到巨大体型的四足食草动物。
最有趣的地点是一面垂直的层状红色和蓝色岩石墙,上面布满了数只相对较小的恐龙的腿骨。这不是天然的墙。用凿子和镐劈开的,它是化石采石场的后墙。有人在我们之前来过这里。
谭林解释说,这个地点最初是在 1978 年由一位地质学家和他以前的同学在一次制图调查中发现的。“看这里,”他指着地质图上的一个小骨头符号说。利用这张地图,谭林在四年前的 1997 年指导了一支中日蒙联合探险队前往该地点。由于时间和材料不足,他们收集了多具骨骼,但在挖掘完成之前就停止了。
在我的背包里有一篇 1999 年发表的论文,内容是关于一位年轻的日本古生物学家小林快次(当时是南方卫理公会大学的研究生)对戈壁沙漠新似鸟龙的研究。我现在意识到,这篇论文是基于我面前的采石场的发现。小林快次和他的同事注意到,这里有许多化石,而且保存完好;一些化石甚至包括胃石——古代蜥脚类动物(以及现代鳄鱼、海豹和鸟类)摄入的鹅卵石,以帮助研磨食物和帮助消化。2003 年,小林快次将这种恐龙命名为董氏中国似鸟龙。然而,谜团仍然存在:为什么在一个小区域内保存了如此多的化石?它们是同时死亡还是在数千年内死亡?如果它们确实同时灭绝,那又是如何发生的呢?
采石场位于戈壁沙漠一个荒凉的狂风呼啸地区的山脚下。地平线变成了灰棕色——这是即将到来的沙尘暴的早期预警。在沙漠中,这些预警最好以分钟而不是小时来衡量。我们冲向野外车辆,希望能冲回营地,同时还能通过我们来时留下的车辙导航。几分钟之内,风开始抛掷沙子,使我们卡车下部的油漆变得暗淡。
白天弥漫的尘土和刺骨的寒冷在一天结束时被营地厨师所抵消,他经常为晚餐准备七道菜的饭菜——每天晚上都有不同的七道菜。幸运的是,营地离一个军队哨所不远,这使我们能够获得新鲜蔬菜。在我看来,中国菜是世界上最好的菜肴。同样闻名的是中国啤酒,那个季节我们一夸脱一夸脱地喝着啤酒,以庆祝我们的运气,积累了值得注意的发现。
死亡陷阱
在接下来的几周里,我们每天都回到那个山谷,我们中的许多人都致力于解开似鸟龙采石场的谜团。一个骨骼引出了另一个骨骼,因为我们的工具将采石场的后墙推向了山丘深处。其他人则研究和采样悬崖表面,编制了埋葬墓地的岩石的详细日志。
当单个物种的多个个体保存在一个地方时,古生物学家必须问,该组合是自然的吗?也就是说,它是一个家庭群体还是兽群聚集在一起,就像在某一天可能发生的那样,只是碰巧死在了原地?大多数单一物种的骨骼堆积都没有那么有趣。相反,它们是由无关的个体组成的,这些个体在某个未知的时期内死在水坑附近,或者被洪水冲入。
如果我们迅速地将剩余的骨骼装袋,那么故事中最有趣的部分——所有这些恐龙是如何死亡的——将永远丢失。关于死亡原因、环境和时间的线索不仅存在于骨骼本身中,而且还存在于骨骼的位置、牙齿痕迹或碎裂的骨骼的存在以及死亡之前、期间和之后沉积的沉积物的特征中。犯罪现场,而不是古生物学家的战利品宝库,是我们必须看待这样一个采石场的方式。
我们很快开始相信,这些动物都是在同一时间走向灭亡的。骨骼不是随机分布的——所有的骨骼似乎都指向同一个方向。这可能是洪水或河流将多组骨骼带到同一个地方的结果,但我们找不到任何证据表明骨骼是以这种方式移动的。所有的骨骼都是完整的。
此外,悬崖表面薄层红色和蓝色岩石暗示该地区过去由细粒度的泥浆和淤泥组成。我们在填充的泥裂缝中发现了斑点,这表明该地区经历了干湿期。被称为介甲壳虫的微小扁平淡水生物的外壳覆盖了一些骨骼,这些是来自扩张湖泊的漂浮物。在骨骼附近,泥浆几乎是纯净的,缺乏支持植物生长的土壤的虫洞和根系。总而言之,包围骨骼的岩石暗示着古代湖泊的潮起潮落——一个在原本干燥地区中的绿洲。
像这样的化石集合是闻所未闻的——它(并且至今仍然是)恐龙物种中唯一已知的庞贝式采样。随着采石作业的继续,我们花费了许多小时思考死亡场景。也许这些恐龙死于附近的火山或屈服于山洪暴发?“也许它们只是陷在泥里了?”团队成员加布里埃尔·里昂建议,同时用珠宝商的针勾勒出倒下的恐龙的脚的紧握的脚趾。对我来说,泥潭陷阱的想法似乎有点牵强。虽然里昂是一位经验丰富的挖掘机,但她是一位教育家,而不是古生物学家或地质学家。现代动物,如牛,有时会在水坑附近死亡——大型野兽陷入泥潭,直至膝盖,最终因口渴、暴露和饥饿而死。然而,整个兽群以这种方式死亡的情况极为罕见(尽管有时会发生在野马身上,探险队的死亡学专家瓦里基奥指出——死亡和垂死科学)。
随着我们的挖掘,更多的线索开始积累。戴夫在靠近地平线的悬崖表面发现了 V 形图案,这些图案保存着骨骼。泥层向下变形,好像被一个细长的物体(如恐龙脚趾上的爪子)的经过所拉动。这是在泥潭中致命舞蹈的证据吗?
不幸的是,我们不能挖掘太久了。我们的似鸟龙采石场向下倾斜进入山丘,每天都变得越来越难以开采。使用我们现有的工具进行完整的挖掘将需要数月甚至数年时间。幸运的是,我们很快就会了解到,在中国,一切皆有可能。
在我们的休息日,我们前往中国军队哨所,在那里我们被新兵挑战进行篮球比赛。谭教授和赵教授在场边观看,注意到附近停放着令人印象深刻的重型设备。在篮球比赛中与士兵们交朋友后,那天晚上我们向基地官员提出了我们的要求,并伴随着令人麻木的几轮白酒,白酒委婉地翻译为“白葡萄酒”,即使它是按小杯供应的。几天后,一台巨型推土机抵达现场。
当刀片每次削掉山顶几厘米时,我们跟在它后面,在墓地上方寻找化石。“停!”杰夫·威尔逊喊道,他正弯腰在一个被巨型刀片掀起的石块上。威尔逊是密歇根大学安阿伯分校的古生物学家,他发现了一些下颌骨和牙齿。我们在最后一道工序的每一侧的尾矿中仔细搜寻,直到找到所有丢失的碎片。就在墓地正上方一个人体长度的地方,一个混凝土结核中锁着一个未知掠食者的 45 厘米头骨。
到达采石场的第四天,推土机移走了整个山丘,其刀片刚好在墓地上方。我们恢复挖掘,直到我们挖掘出最后 13 个个体。骨骼通常在平坦的表面上坍塌,被埋在仅几厘米厚的沉积物中,但是当我们从包含骨骼的主要层位中剥离泥岩时,几只恐龙的后腿深深地插入了泥土中。一些保存完好的骨骼缺少髋骨。这些个体看起来好像被困在泥潭中,只是遭受了古代食腐动物的注意。
这正是我们会预期的,如果一群正在移动的恐龙都陷在同一个泥泞的岸边。里昂的假设,源于她一定从骨骼中感受到的恐慌,正在成为最有可能的死亡场景。
生与死
回到芝加哥大学,我的研究团队成员在显微镜下逐个清理骨骼,揭示了惊人的保存程度。不仅保存了胃石,而且它们似乎还保留了曾经粉碎植物的砂囊的形状。我们还在砂囊的两侧发现了一层黑色碳膜。黑色物质是恐龙最后一餐的残余物。
更多的证据有助于证实我们在挖掘中的一个预感。在沙漠中,我们注意到采石场中的所有骨骼都是未成熟的。在野外地点,测量恐龙年龄的最佳方法是检查构成脊柱的各个骨骼。每块椎骨都由下方的线轴形骨骼(椎体)和上方的弯曲结构(神经弓)组成。如果这两个部分完全融合,则脊柱不再生长,恐龙就成熟了。在苏宏图采集的所有骨骼的椎骨都保存为两个部分。
然而,这个特征仅提供了对恐龙年龄的粗略估计。回到芝加哥,我们将骨骼切成薄片,以计算它们的年度生长环,就像您计算树木一样。我们了解到,骨骼的年龄从一岁到七岁不等,其中大多数在一岁到两岁之间。这种模式告诉我们两件事。首先,这意味着中国似鸟龙必须大约需要 10 年才能达到成熟。其次,我们意识到苏宏图的兽群是一群青少年——成群结队巡游的恐龙青少年。
有了这种认识,我们就可以将恐龙的完整历史拼凑起来——不仅是它们的死亡方式,还有它们的生活方式。古生物学家推测了半大恐龙的社会习性,但苏宏图的兽群提供了迄今为止最好的证据。由于中国似鸟龙的成熟期大约需要十年,因此幼年恐龙有足够的机会聚集在一起。成年恐龙在繁殖季节忙于一系列活动——求爱、筑巢、巢穴防御、孵卵和抚养幼雏。幼年恐龙似乎四处游荡,自食其力。
这个特殊的群体遭遇了不幸的结局。对于路过的兽群来说,泥潭陷阱看起来就像湖岸边的许多其他区域一样——泥土可能会记录脚印,而不是吞噬脚。一对中央骨骼最戏剧性地捕捉到了 9000 万年前的悲剧。这两只动物绝望地被困,它们的身体侧身倒在地面上,一只叠在另一只上面,它们的脚深深地扎根在泥土中。它们的骨骼异常完整,只是缺少髋骨,髋骨一定是被饥饿的食腐动物拉走了。一块孤立的髋骨有助于证实这种情况,其刀片中央部分在入侵者脚趾的重量下被压碎。
然后,水位上升,至少是短暂地上涨,轻轻地将墓地及其悲惨故事封存在泥土中。