恐龍死亡陷阱:戈壁沙漠化石揭示恐龍的生活方式

在前往戈壁沙漠的旅程中,一支化石獵人團隊發掘了一個死亡現場,揭示了關於恐龍生活方式的新線索

“又一具骨骼,頭骨完美無缺!”我朝團隊喊道,他們都面朝下趴在採石場的地面上,挖掘著其他骨骼。在我作為古生物學家的這些年裡,我從未見過這樣的景象。我們的化石獵人團隊在內蒙古戈壁沙漠勘探僅 15 天,就已經發現了一個名副其實的完整化石墓地。

在接下來的幾周裡,我們將使用鑿子、鎬和推土機對該地點進行挖掘,挖掘出十多具鴕鳥狀恐龍的骨骼,這種恐龍後來成為恐龍世界中最著名的恐龍之一。但是,這個故事很快就會變得遠比僅僅統計化石骨骼的數量要豐富得多,儘管這些骨骼可能完整且儲存完好。這群個體將揭示這些恐龍是如何相互作用的,它們的社會是如何構建的,以及它們悲慘和意外死亡的環境。我們才剛剛開始揭開這個 9000 萬年前的謀殺之謎的第一個線索。我萬萬沒有想到,我們即將瞭解到的東西最終會使這裡成為我所見過的單一恐龍物種最豐富的遺址。

戈壁的誘惑
美國人不可避免地會將戈壁沙漠的恐龍發現與紐約市美國自然歷史博物館那位冒險家探險隊長羅伊·查普曼·安德魯斯聯絡起來。在 20 世紀 20 年代,安德魯斯冒險進入外蒙古的沙漠地區,並帶著已知的首批恐龍蛋和鐮刀爪奇蹟迅猛龍凱旋而歸。然而,安德魯斯並不是唯一一位在沙漠中搜尋的探險家。大約在同一時間,瑞典探險家斯文·赫定正在內蒙古戈壁沙漠南部地區發掘前所未有的化石,該地區現在是中國的一部分。


關於支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮訂閱我們的屢獲殊榮的新聞報道以示支援 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。


在隨後的幾年裡,在赫定遺址附近進行搜尋的科學家們發現了帶有孵卵親代的恐龍蛋巢和鐮刀爪迅猛龍,其發現可以與外蒙古最偉大的發現相媲美。然而,學者和公眾的注意力都集中在外蒙古;因此,自從十多年前對外開放以來,無數國際化石探險隊在該地區縱橫交錯。相比之下,內蒙古仍然相對未受觸動。

1984 年,當我第一次訪問內蒙古時,我是一名 27 歲的地質學研究生,正在進行環球旅行——那是中國首次允許外國遊客在沒有陪同的情況下在該國旅行。在乘坐燃煤蒸汽機車抵達首府呼和浩特後,我參觀了當時還是一個單層小鎮的市中心的博物館。在外面,恐龍時代的岩石向西綿延數百公里,側翼是連線蒙古草原與中亞腹地的傳說中的絲綢之路。當我返回北京時,我拜訪了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的趙喜進教授,他是中國最傑出的化石獵人之一,當時他已經負責發現了十多個新物種。我們討論了在未來的某個時候一起探索該地區。大約 16 年後,時機和環境終於一致了。

2000 年,我與趙喜進一起返回呼和浩特,安排在該地區進行大規模挖掘的後勤工作。我們走下列車,踏上呼和浩特站臺,地質學家兼龍昊地層古生物學研究所所長譚林迎接了我們。譚林看起來比他的 60 歲年輕得多,他精力充沛地詳細介紹了明年春天戈壁探險所需的車輛和物資。幸運的是,我們在呼和浩特找到合適的探險車輛不成問題。我認識的那個單層小鎮已經被一個繁華的大都市所取代,寬闊的大道兩旁排列著閃爍的霓虹燈招牌。

譚林建議我們重訪赫定和後來的探險隊發現化石而聞名的遺址。當然,那裡還有更多的化石有待發現。但我有其他的想法。“任何無人去過的地方”是我的口頭禪。最終,對未知的渴望佔據了上風,我們決定在春天沿著絲綢之路出發,前往戈壁沙漠偏遠的西部地區。

最初的線索
到 2001 年 4 月中旬,我們由美國、法國、中國和蒙古化石獵人組成的 16 人隊伍已在呼和浩特集結。我們將自己分成四輛野外車輛和一輛卡車,卡車上裝滿了數噸物資,用於沿黃河岸邊和進入沙漠的 700 公里行程。

我們在蘇宏圖小哨所附近建立了第一個營地。戈壁沙漠的風襲擊了我們鐵框架的中國軍隊帳篷,在裡面的所有東西上都噴上了一層淤泥和灰塵。頭髮很快就豎了起來,好像塗了髮膠一樣。考慮到缺水和極度的寒冷,淋浴是不可能的。

每天我們都出發去尋找化石。團隊成員會在不平坦的地形上行走數英里,尋找可能從岩石中露出來的有趣發現。對於化石狩獵來說,幸運是好事,但最好是天生就有“鼻子”——一種嗅探化石的天然才能。

蒙大拿州立大學古生物學家戴夫·瓦里基奧發現了第一個重大發現——一塊低矮岩石壁架底部的三趾腳印。那個腳印,以其短小的側趾而聞名,對於恐龍來說很小,但比他的手大。我們推斷它很可能是大型似鳥龍或“鳥類模仿者”留下的。很快我們就會毫不懷疑是什麼留下了這個印記。

根據大約 25 年前印刷的中國地質圖,營地周圍地區是晚白堊世時期——大約 9000 萬年前。除了腳印外,我們的發現僅限於之前在戈壁沙漠中發現的小型恐龍的骨骼,因此我們搬到了附近一個化石更豐富的廣闊山谷。很快,團隊成員就在挖掘幾個發現,包括可能是一個原始鴨嘴龍的頭骨從地表伸出來。另一個化石似乎屬於小型蜥腳類動物,即通常長到巨大體型的四足食草動物。

最有趣的地點是一面垂直的層狀紅色和藍色岩石牆,上面佈滿了數只相對較小的恐龍的腿骨。這不是天然的牆。用鑿子和鎬劈開的,它是化石採石場的後牆。有人在我們之前來過這裡。

譚林解釋說,這個地點最初是在 1978 年由一位地質學家和他以前的同學在一次製圖調查中發現的。“看這裡,”他指著地質圖上的一個小骨頭符號說。利用這張地圖,譚林在四年前的 1997 年指導了一支中日蒙聯合探險隊前往該地點。由於時間和材料不足,他們收集了多具骨骼,但在挖掘完成之前就停止了。

在我的揹包裡有一篇 1999 年發表的論文,內容是關於一位年輕的日本古生物學家小林快次(當時是南方衛理公會大學的研究生)對戈壁沙漠新似鳥龍的研究。我現在意識到,這篇論文是基於我面前的採石場的發現。小林快次和他的同事注意到,這裡有許多化石,而且儲存完好;一些化石甚至包括胃石——古代蜥腳類動物(以及現代鱷魚、海豹和鳥類)攝入的鵝卵石,以幫助研磨食物和幫助消化。2003 年,小林快次將這種恐龍命名為董氏中國似鳥龍。然而,謎團仍然存在:為什麼在一個小區域內儲存瞭如此多的化石?它們是同時死亡還是在數千年內死亡?如果它們確實同時滅絕,那又是如何發生的呢?

採石場位於戈壁沙漠一個荒涼的狂風呼嘯地區的山腳下。地平線變成了灰棕色——這是即將到來的沙塵暴的早期預警。在沙漠中,這些預警最好以分鐘而不是小時來衡量。我們衝向野外車輛,希望能衝回營地,同時還能透過我們來時留下的車轍導航。幾分鐘之內,風開始拋擲沙子,使我們卡車下部的油漆變得暗淡。

白天瀰漫的塵土和刺骨的寒冷在一天結束時被營地廚師所抵消,他經常為晚餐準備七道菜的飯菜——每天晚上都有不同的七道菜。幸運的是,營地離一個軍隊哨所不遠,這使我們能夠獲得新鮮蔬菜。在我看來,中國菜是世界上最好的菜餚。同樣聞名的是中國啤酒,那個季節我們一夸脫一夸脫地喝著啤酒,以慶祝我們的運氣,積累了值得注意的發現。

死亡陷阱
在接下來的幾周裡,我們每天都回到那個山谷,我們中的許多人都致力於解開似鳥龍採石場的謎團。一個骨骼引出了另一個骨骼,因為我們的工具將採石場的後牆推向了山丘深處。其他人則研究和取樣懸崖表面,編制了埋葬墓地的岩石的詳細日誌。

當單個物種的多個個體儲存在一個地方時,古生物學家必須問,該組合是自然的嗎?也就是說,它是一個家庭群體還是獸群聚集在一起,就像在某一天可能發生的那樣,只是碰巧死在了原地?大多數單一物種的骨骼堆積都沒有那麼有趣。相反,它們是由無關的個體組成的,這些個體在某個未知的時期內死在水坑附近,或者被洪水衝入。

如果我們迅速地將剩餘的骨骼裝袋,那麼故事中最有趣的部分——所有這些恐龍是如何死亡的——將永遠丟失。關於死亡原因、環境和時間的線索不僅存在於骨骼本身中,而且還存在於骨骼的位置、牙齒痕跡或碎裂的骨骼的存在以及死亡之前、期間和之後沉積的沉積物的特徵中。犯罪現場,而不是古生物學家的戰利品寶庫,是我們必須看待這樣一個採石場的方式。

我們很快開始相信,這些動物都是在同一時間走向滅亡的。骨骼不是隨機分佈的——所有的骨骼似乎都指向同一個方向。這可能是洪水或河流將多組骨骼帶到同一個地方的結果,但我們找不到任何證據表明骨骼是以這種方式移動的。所有的骨骼都是完整的。

此外,懸崖表面薄層紅色和藍色岩石暗示該地區過去由細粒度的泥漿和淤泥組成。我們在填充的泥裂縫中發現了斑點,這表明該地區經歷了乾溼期。被稱為介甲殼蟲的微小扁平淡水生物的外殼覆蓋了一些骨骼,這些是來自擴張湖泊的漂浮物。在骨骼附近,泥漿幾乎是純淨的,缺乏支援植物生長的土壤的蟲洞和根系。總而言之,包圍骨骼的岩石暗示著古代湖泊的潮起潮落——一個在原本乾燥地區中的綠洲。

像這樣的化石集合是聞所未聞的——它(並且至今仍然是)恐龍物種中唯一已知的龐貝式取樣。隨著採石作業的繼續,我們花費了許多小時思考死亡場景。也許這些恐龍死於附近的火山或屈服於山洪暴發?“也許它們只是陷在泥裡了?”團隊成員加布裡埃爾·里昂建議,同時用珠寶商的針勾勒出倒下的恐龍的腳的緊握的腳趾。對我來說,泥潭陷阱的想法似乎有點牽強。雖然里昂是一位經驗豐富的挖掘機,但她是一位教育家,而不是古生物學家或地質學家。現代動物,如牛,有時會在水坑附近死亡——大型野獸陷入泥潭,直至膝蓋,最終因口渴、暴露和飢餓而死。然而,整個獸群以這種方式死亡的情況極為罕見(儘管有時會發生在野馬身上,探險隊的死亡學專家瓦里基奧指出——死亡和垂死科學)。

隨著我們的挖掘,更多的線索開始積累。戴夫在靠近地平線的懸崖表面發現了 V 形圖案,這些圖案儲存著骨骼。泥層向下變形,好像被一個細長的物體(如恐龍腳趾上的爪子)的經過所拉動。這是在泥潭中致命舞蹈的證據嗎?

不幸的是,我們不能挖掘太久了。我們的似鳥龍採石場向下傾斜進入山丘,每天都變得越來越難以開採。使用我們現有的工具進行完整的挖掘將需要數月甚至數年時間。幸運的是,我們很快就會了解到,在中國,一切皆有可能。

在我們的休息日,我們前往中國軍隊哨所,在那裡我們被新兵挑戰進行籃球比賽。譚教授和趙教授在場邊觀看,注意到附近停放著令人印象深刻的重型裝置。在籃球比賽中與士兵們交朋友後,那天晚上我們向基地官員提出了我們的要求,並伴隨著令人麻木的幾輪白酒,白酒委婉地翻譯為“白葡萄酒”,即使它是按小杯供應的。幾天後,一臺巨型推土機抵達現場。

當刀片每次削掉山頂幾釐米時,我們跟在它後面,在墓地上方尋找化石。“停!”傑夫·威爾遜喊道,他正彎腰在一個被巨型刀片掀起的石塊上。威爾遜是密歇根大學安阿伯分校的古生物學家,他發現了一些下頜骨和牙齒。我們在最後一道工序的每一側的尾礦中仔細搜尋,直到找到所有丟失的碎片。就在墓地正上方一個人體長度的地方,一個混凝土結核中鎖著一個未知掠食者的 45 釐米頭骨。

到達採石場的第四天,推土機移走了整個山丘,其刀片剛好在墓地上方。我們恢復挖掘,直到我們挖掘出最後 13 個個體。骨骼通常在平坦的表面上坍塌,被埋在僅幾釐米厚的沉積物中,但是當我們從包含骨骼的主要層位中剝離泥岩時,幾隻恐龍的後腿深深地插入了泥土中。一些儲存完好的骨骼缺少髖骨。這些個體看起來好像被困在泥潭中,只是遭受了古代食腐動物的注意。

這正是我們會預期的,如果一群正在移動的恐龍都陷在同一個泥濘的岸邊。里昂的假設,源於她一定從骨骼中感受到的恐慌,正在成為最有可能的死亡場景。

生與死
回到芝加哥大學,我的研究團隊成員在顯微鏡下逐個清理骨骼,揭示了驚人的儲存程度。不僅儲存了胃石,而且它們似乎還保留了曾經粉碎植物的砂囊的形狀。我們還在砂囊的兩側發現了一層黑色碳膜。黑色物質是恐龍最後一餐的殘餘物。

更多的證據有助於證實我們在挖掘中的一個預感。在沙漠中,我們注意到採石場中的所有骨骼都是未成熟的。在野外地點,測量恐龍年齡的最佳方法是檢查構成脊柱的各個骨骼。每塊椎骨都由下方的線軸形骨骼(椎體)和上方的彎曲結構(神經弓)組成。如果這兩個部分完全融合,則脊柱不再生長,恐龍就成熟了。在蘇宏圖採集的所有骨骼的椎骨都儲存為兩個部分。

然而,這個特徵僅提供了對恐龍年齡的粗略估計。回到芝加哥,我們將骨骼切成薄片,以計算它們的年度生長環,就像您計算樹木一樣。我們瞭解到,骨骼的年齡從一歲到七歲不等,其中大多數在一歲到兩歲之間。這種模式告訴我們兩件事。首先,這意味著中國似鳥龍必須大約需要 10 年才能達到成熟。其次,我們意識到蘇宏圖的獸群是一群青少年——成群結隊巡遊的恐龍青少年。

有了這種認識,我們就可以將恐龍的完整歷史拼湊起來——不僅是它們的死亡方式,還有它們的生活方式。古生物學家推測了半大恐龍的社會習性,但蘇宏圖的獸群提供了迄今為止最好的證據。由於中國似鳥龍的成熟期大約需要十年,因此幼年恐龍有足夠的機會聚集在一起。成年恐龍在繁殖季節忙於一系列活動——求愛、築巢、巢穴防禦、孵卵和撫養幼雛。幼年恐龍似乎四處遊蕩,自食其力。

這個特殊的群體遭遇了不幸的結局。對於路過的獸群來說,泥潭陷阱看起來就像湖岸邊的許多其他區域一樣——泥土可能會記錄腳印,而不是吞噬腳。一對中央骨骼最戲劇性地捕捉到了 9000 萬年前的悲劇。這兩隻動物絕望地被困,它們的身體側身倒在地面上,一隻疊在另一隻上面,它們的腳深深地紮根在泥土中。它們的骨骼異常完整,只是缺少髖骨,髖骨一定是被飢餓的食腐動物拉走了。一塊孤立的髖骨有助於證實這種情況,其刀片中央部分在入侵者腳趾的重量下被壓碎。

然後,水位上升,至少是短暫地上漲,輕輕地將墓地及其悲慘故事封存在泥土中。

大眾科學 Magazine Vol 304 Issue 3本文最初以“Dinosaur Death Trap: Gobi Desert Fossils Reveal How Dinosaurs Lived”為標題發表於大眾科學 Magazine 第 304 卷第 3 期(
doi:10.1038/scientificamerican032011-2dAgq9e4c0auzDrBbGD4El
© .