幼年恐龙出生在一个充满危险的世界

对于幼小的鸭嘴龙来说,在这个世界中生存非常艰难

Maiasaura

伦敦自然历史博物馆的鸭嘴龙幼体模型。

Brian Switek

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


1985年,在小脚板和他的伙伴们前往大峡谷的三年前,古生物学家杰克·霍纳、作家詹姆斯·戈尔曼和艺术家道格·亨德森讲述了另一只幼年恐龙的危险旅程的故事。她的名字叫玛雅——是鸭嘴龙的简称——虽然她的冒险是虚构的,但它受到了霍纳和他的同事们在蒙大拿州蛋山挖掘出的科学发现的启发。

玛雅不是她父母的缩小版。她孵化出来时是一个大眼睛、摇摇晃晃的幼崽,并在温暖的巢穴中度过了早期时光,随着她的成长,她的四肢变得更加强壮。但当饥饿的伤齿龙袭击巢穴时,她的好日子很快就结束了,随着玛雅的成熟,她在周围的森林中遇到了更大、更可怕的危险。然而,最终,玛雅存活了下来,成为了母亲,根据古组织学家霍莉·伍德沃德及其同事在2015年的一项研究,这使得玛雅成为她物种中非常特别的成员。

启发玛雅故事的地点不仅仅是一片微小的骨骼和蛋壳。在过去的三十年里,来自蒙大拿州落基山博物馆的古生物学家们从巢穴上方的一个地层中挖掘出了数百块鸭嘴龙的骨骼。事实上,在这里发现了如此多的骨骼,以至于伍德沃德和她的合作者们已经能够拼凑出第一幅关于鸭嘴龙种群生物学的良好图景。


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在所有曾经生活过的恐龙中,只有极少一部分被保存在化石记录中。而在那些以石化形式保存下来的恐龙中,许多只从碎片或部分骨骼中得知。这使得研究恐龙生物学变得极其困难。虽然研究活体动物的生物学家可能有数百个标本用于研究人口统计信息——并且经常可以去观察他们选择的物种的生活——但古生物学家如果能有一些破旧的骨骼进行研究就非常幸运了。即使是著名的恐龙也很难研究。例如,虽然已知大约有50具霸王龙的部分骨骼,但它们并不代表单一的种群,而是来自不同地点和大约两百万年时间窗口的不同时间片段。因此,如果您是一位想要研究个体之间变异、种群结构和其他细节的古生物学家,通常情况下,没有足够的恐龙来解决这些难题。

但是蛋山骨床是另一个故事。即使骨骼在埋葬时被散乱地堆在一起,古生物学家也能够从不同大小和年龄的动物身上找到骨骼元素,这些动物在时间上非常接近地死亡。在那个样本中,研究人员至少提取了50根胫骨——两条后肢下部骨骼中较大的一根——正如伍德沃德及其同事所证明的那样,这是一根非常有用的骨骼。

组织学,或骨骼结构的研究,是目前古生物学中最重要的子领域之一。通过切割骨骼并在显微镜下观察,古生物学家可以看到恐龙的生长速度,估计其年龄,并获得其他我们原本看不见的生物学信息。对于研究恐龙来说,最有用的骨骼是腿骨——股骨和胫骨——因为它们通常以相对容易看到的方式记录个体动物生命的大量细节。为此,伍德沃德及其合著者切割并仔细检查了50根腿骨——代表至少32个不同的个体鸭嘴龙,长度从约10英尺到超过23英尺不等——以研究骨骼学细节将揭示关于这个恐龙种群的什么信息。

鸭嘴龙生命表。 来源:Woodward et al. 2015

事实证明,虚构的玛雅比霍纳最初理解的还要幸运。在样本中,31根骨骼没有任何生长停滞线(LAGs),通常被认为是每年过去的标志。这意味着大多数死亡的恐龙是幼年恐龙,它们仍在快速生长。由此,伍德沃德和她的同事们计算出,幼年鸭嘴龙在出生的第一年面临着89.9%的死亡率。即使幼年恐龙存活到破壳而出的那一刻,它们中的大多数也注定无法成年。

年老的恐龙也好不到哪里去。伍德沃德及其同事统计了11根来自七岁或以上的鸭嘴龙的胫骨,其中五根具有特殊的生长标记——外周基本系统(EFS)——这表明这些是骨骼已停止生长的年老恐龙。伍德沃德及其合著者得出结论,这些完全成熟的恐龙的死亡率为44.4%,这可能代表了衰老带来的损耗。

在这两个极端之间有一些恐龙,但在很大程度上,年轻、充满活力的鸭嘴龙在样本中是缺失的。这似乎符合骨床形成的一般情况。该轮廓似乎表明某种局部灾难,如干旱或疾病。幼年和年老的个体受到的打击最大,这与今天许多大型动物的情况一样,而处于“最佳表现”年龄段的幼年恐龙则更能承受压力。当然,成为一只年轻、充满活力的恐龙也并非没有挑战。伍德沃德及其同事写道,样本中为数不多的壮年鸭嘴龙可能正在经历一些独特的生长痛苦,这使它们更容易受到伤害,这可能与大约三岁时性成熟的开始有关。

这种生命史并非恐龙独有。鸭嘴龙的生长速度与它们现存的鸟类近亲相当,伍德沃德及其同事计算出的存活率估计值与生物学家记录的红鹿和达尔羊的存活率非常吻合。而这些结论之所以成为可能,不仅归功于在一个地方偶然发现了如此多的恐龙,还归功于落基山博物馆的研究人员和志愿者们几十年来的辛勤工作。

最重要的是,所有这些辛勤工作都提高了古生物学家可以将相同的经验应用于其他恐龙大规模死亡地点的可能性。例如,在犹他州的克利夫兰-劳埃德恐龙采石场发现了至少48只异特龙的散乱遗骸,而新墨西哥州的幽灵牧场采石场以出产数百具腔骨龙骨骼而闻名。如果我们能够咬紧牙关并接受这个简单的事实——如果不切割一些骨骼,我们就无法真正了解恐龙——那么这些骨骼收集品以及世界各地散落的其他骨骼收集品,为我们提供了更多机会来获得对恐龙生活的新见解。

参考文献

Woodward, H., Freedman Fowler, E., Farlow, J., Horner, J. 2015. 鸭嘴龙,已灭绝脊椎动物种群生物学的模型生物:对生长动态和存活率的大样本统计评估。《古生物学》。doi: 10.1017/pab.2015.19

[本文最初发表于《国家地理》]

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