再用小刷子扫几下,我膝盖处的骨头突然变得清晰起来。我看到的是一只肿头龙的吻部,这是一种特别奇怪的角龙,是三角龙的罕见近亲。这不是在阿拉斯加发现的第一块,甚至不是第二块这种生物的化石,但我已经可以看到这块头骨的一些部分,这些部分在其他标本上没有保存下来。在该地点继续挖掘——用镐和铲子补充我们的小刷子——发现了至少另外三种恐龙物种的骨骼和牙齿。我还需要再去一次才能意识到我们也在爬过另外10个肿头龙的头骨。大多数个体年龄相近,很可能在洪水或其他灾难中一起死亡。这种聚集是角龙在北极圈以北群居的首个证据。
2006年夏天,我与佩罗自然科学博物馆和南卫理公会大学的同事们来到科尔维尔河畔悬崖上的这个偏远地点,挖掘我在2002年发现的一块肿头龙头骨。我们从2005年到2007年进行了大规模挖掘。
属名肿头龙的意思是“厚鼻蜥蜴”。经过多年的细致实验室工作和对我们挖掘过程中收集的新标本的研究,我们发现我们的角龙是该属的一个新物种。我们以我们博物馆的主要捐助者罗斯和玛戈·佩罗特家族的名字将北极角龙命名为佩罗特肿头龙。
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迄今为止,还没有人从这个地点或阿拉斯加其他任何地方挖掘出完整的恐龙骨骼。我们已经能够从部分骨骼、孤立的骨骼、牙齿和化石足迹中识别出几种恐龙(包括鸟类)和其他化石脊椎动物,它们生活在遥远的北方[参见第58页和59页的插图]。所有这些动物都来自白垩纪,白垩纪从1.45亿年前持续到6600万年前,但我们的动物的年代仅为7000万至6900万年前,比地球恐龙著名的大规模灭绝早三到四百万年。我们的工作正在进行中,但我们已经开始填写一些关于数百万年前生活在世界之巅的恐龙种类以及它们在那里如何生存的细节。
角色阵容
有些物种吃植物,而另一些物种,被称为兽脚类动物,则捕食食草动物和其他生物。到目前为止,阿拉斯加最丰富的恐龙是鸭嘴龙,这从化石骨骼和足迹中都可以得知。鸭嘴龙——大型食草恐龙——也因其宽而扁平的嘴巴而被称为“鸭嘴兽”;然而,与鸭子不同的是,它们有数百颗牙齿,可以磨碎它们食用的坚韧植物。它们可以后腿站立以够到头顶的树叶,尽管它们用四条腿行走,可能是摇摆步态,因为它们的后腿比前腿长。埃德蒙顿龙赢得了鸭嘴龙中最著名的奖项,因为它最著名的是骨骼,因此也是最有特色的。埃德蒙顿龙重达1400至1800公斤,是北美发现的最大的鸭嘴龙之一。这些鸭嘴龙约占阿拉斯加发现的食草恐龙的80%。与其他鸭嘴龙一样,埃德蒙顿龙也是群居动物,它们成群结队地聚集在一起,这从它们的骨骼中可以看出,这些骨骼在阿拉斯加北部各地的堆积物中被发现,就好像它们成群结队地死于山洪暴发一样。
自2002年以来,阿拉斯加已被证明是一个古生物糖果店;似乎每年在新的地方都有新的发现。感谢国家公园管理局的持续支持,我们现在拥有来自阿拉斯加各地公园的恐龙的可靠记录,包括来自阿尼亚克查克国家纪念碑、兰格尔-圣伊利亚斯国家公园、育空-查理河国家保护区,尤其是德纳里国家公园——那里的化石记录包括非凡的鸟类多样性。该地区的发现共同使我们深入了解古代高纬度陆地生态系统中的生物多样性和生物适应性。
阿拉斯加并不是恐龙唯一令人惊讶的家园。其他研究人员,如莫纳什大学的帕特里夏·维克斯-里奇和维多利亚博物馆的托马斯·休伊特·里奇,已经发现了在更早时期生活在南极附近的恐龙的零星遗骸[参见第46页的“极地澳大利亚的恐龙”]。
它们是如何到达那里的?
恐龙是如何发现自己身处地球最北端的?它们很可能来自亚洲,因为在北美发现的几乎所有白垩纪恐龙科的祖先形式都存在于亚洲。大多数古生物学家认为,其中一些恐龙在海平面下降暴露出一片陆地时,跨越了今天的白令海所在的地方[参见前页的方框]。白垩纪期间大陆板块的构造表明,这些板块最早在约1.2亿年前就已就位,可以充当陆桥。一些移民可能只是呆在遥远的北方,因为那里的环境满足了它们的需求;另一些则向南迁徙。然而,有一个物种似乎采取了不同的路线。阿拉莫龙,一种大约20米长的食草恐龙,显然是通过南迁路线到达的——它的祖先的遗骸在南美洲和非洲大陆被发现。
阿拉斯加由巨大的地质板块构成,其中一些板块起源于远离其目前位置的地方。然而,在白垩纪期间,这些陆地板块中的许多板块都靠近其目前的纬度位置或更高纬度。因此,在阿拉斯加发现的恐龙化石并不是死后从遥远的气候中劫持而来,并通过移动的板块带到那里的:它们在白垩纪期间生活在高纬度地区。它们在那里呆了一整年吗?如果是这样,它们是如何做到的呢?
应对寒冷
回答这个问题需要了解大约7000万年前阿拉斯加的气候。诚然,当时的世界更温暖,但高纬度地区的气候仍然具有挑战性,寒冷多雪的冬天和几个月的黑暗。来自化石花粉、树叶和木材的气候数据表明,阿拉斯加北部的白垩纪森林由混交林冠组成,其中包括落叶针叶树,下层林木是开花植物、蕨类植物和马尾草。如今,混交针叶林占据了广泛但界限分明的气候范围,平均年温度为3至13摄氏度(37至55华氏度),这表明白垩纪期间阿拉斯加北部的平均年温度与之相似。
现代北极地区最引人注目的方面之一是阳光的角度和昼长——通常,尽管是错误地,被称为六个月的白天和六个月的夜晚。实际上,在北极圈以北,黑暗占据了每天越来越长的时间,直到12月下旬的冬至,太阳才升起。在白垩纪时期,阿拉斯加北部比今天更靠北,因此生活在那里的恐龙将需要机制来应对寒冷和黑暗。
我们不知道它们如何生存的完整解释。一只10米长(35英尺长)的鸭嘴龙在地上挖洞并进入冬眠状态似乎不太可能。但在环境压力时期,一些动物可以降低其代谢率,以减少对食物的需求;也许北极恐龙也做了类似的事情,但没有达到官方的冬眠状态。
为了解释鸭嘴龙如何在严酷的气候中生存下来,史密森学会的尼古拉斯·霍顿三世提出,在冬天,它们迁徙数千公里以寻找饲料、更温暖的气温和更好的光照条件。随后,其他研究人员以现代驯鹿为例,作为长途迁徙者,以支持关于北极恐龙迁徙的此类理论。
为了研究鸭嘴龙迁徙的可能性,阿拉斯加大学的退休教授罗兰·冈格洛夫和我决定看看驯鹿作为鸭嘴龙的类比效果如何。首先,我们比较了北极三个驯鹿群中成年和幼年驯鹿的体型大小。我们发现,幼年驯鹿在迁徙开始时达到成年长度的80%到85%,成年体重的53%到74%。
然后我们研究了鸭嘴龙化石。骨骼的细胞结构清楚地表明,小型鸭嘴龙是至少一岁的幼年动物——而不是某种矮小的、高纬度种群。幼年动物的骨骼长度表明,它们是成年体型的27%到37%,估计为成年体重的11%。因此,幼年鸭嘴龙在一岁时相对比季节性迁徙时的幼年驯鹿小得多。因此,从简单的生物力学角度来看,北极的鸭嘴龙不太可能进行长距离迁徙。然而,我们还没有发现巢穴或卵,这将当然会确凿地证明恐龙全年都留在这些高纬度地区。
但如果它们全年都呆在那里,那么它们在寒冷的冬季月份吃什么呢?我们推测,食肉动物继续吃肉,因为它们牙齿的磨损模式表明,它们全年的饮食没有变化。
我们不确切知道食草恐龙吃什么。然而,埃德蒙顿龙提供了一个推测的机会,因为它分布在从阿拉斯加北部一直到西德克萨斯州的范围内。今天,另一种食草脊椎动物——北美山羊——也有类似的分布范围。南部纬度绵羊的饮食比北部纬度绵羊的饮食更受限制,这可能是因为它们有更多的资源可用,并且可以更加挑剔。类似地,北部地区的埃德蒙顿龙的饮食可能比南部地区的同类更广泛。
如果恐龙不迁徙,那么据推测,它们会表现出支持高纬度地区全年生活的适应性。伤齿龙目前提供了最清晰的例子。这种小型食肉恐龙主要以牙齿而闻名,在更南部的地区,如艾伯塔省、蒙大拿州和得克萨斯州,很少见。相比之下,这种动物的孤立牙齿在阿拉斯加非常常见,这表明种群数量庞大且分布广泛。伤齿龙——在任何纬度——与其他食肉恐龙的不同之处在于其异常大的眼睛。在现代动物中,比例较大的眼睛往往是对生活在弱光条件下的适应。伤齿龙可能已经预先适应了高纬度环境的物理限制,这使其具有竞争优势,并使其走上了成为北部生态系统中最丰富的捕食者的道路。
如果伤齿龙很好地适应了北极冬季的弱光,人们可能会想知道它在温暖月份的漫长白天里如何发挥作用。森林那时可能提供了庇护所。任何在即使是适度茂密的森林中行走过的人都可以体会到,树林中的光照水平比开阔地带的光照水平低得多。在这样的环境中,伤齿龙的大眼睛将继续使其成为可怕的捕食者。
我们无法确认生活在阿拉斯加的其他恐龙的眼睛大小,因为头骨的那些部分只是碎片,或者骨骼仍在准备研究中。尽管汤姆和帕特·里奇描述的来自澳大利亚南部的恐龙要古老得多,而且非常不同,但里奇夫妇确实注意到,一些恐龙的眼眶直径有所增加。
有趣的是,北极的伤齿龙几乎是南部地区发现的伤齿龙的两倍大。这种差异与通过测量北坡食草恐龙的骨骼所辨别的模式形成鲜明对比,后者的体型大小完全在较低纬度地区发现的恐龙的体型范围内。可能是伤齿龙的大眼睛赋予了它竞争优势,最终使其成为顶级捕食者并增加体型。观察家们报告了现代生态系统中类似的现象:在狼被移除的地方,郊狼有时会达到更大的体型。
孤独的幸存者?
显然,关于这些非凡的生物,还有许多问题有待解答。其中最令人着迷的问题之一是,它们是否可能在白垩纪末期在世界其他地区杀死恐龙的灾难中幸存下来。
大多数古生物学家认为,地球与一颗大型小行星的碰撞导致了恐龙的灭绝。撞击最可能的位置是墨西哥的希克苏鲁伯陨石坑。为了研究这种撞击的深远影响,理想情况下,人们会寻找一个远离该地点的地方,例如阿拉斯加。不幸的是,我们尚未在阿拉斯加发现任何恐龙化石,其时间恰好可以对恐龙是突然灭绝还是逐渐灭绝的问题产生直接影响。然而,化石花粉数据提供了诱人的证据,表明北坡和阿拉斯加其他地区的岩石地段的年代恰好可以为了解灭绝提供线索,如果它们被证明除了花粉外还含有动物群化石。这种可能性甚至为我们寻找古代骨骼增加了更多的动力。我们才刚刚触及皮毛。