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第19章 动物王国惊异谜团(5)

龟甲是怎么形成的?在贵州省关岭县距今2.2亿年前的晚三叠世早期地层中,找到一块保存完好的龟甲化石。与现在已知所有的龟类不同,这个“最老”的龟长着牙齿,背部的甲壳也不完整。因此,被命名为半甲齿龟。这就是科学家们一直在寻找的进化过渡物种。此前没有人知道龟壳是如何进化的,但它不可能突然出现。

龟是一种很常见的动物,没有人觉得它们奇怪。但在科学家眼里,龟太特殊了,它是生物进化史上最大的谜团。所有的四足动物不论是两栖类、爬行类,还是鸟类、哺乳类,尽管形态千奇百怪,但骨骼的基本模式是一致的,一根脊椎骨,前端是头、后端是尾,两侧是四肢。唯独龟例外——它的背部是一整块骨骼。龟甲由坚硬的背甲与腹甲闭合而成。背甲是一大块最外层覆盖着角质盾片(厚度不足人的指甲)的骨骼,包括中间一行椎板和两侧若干块肋板,俗称“龟13点”。如果解剖一只龟,会发现背甲下就是内脏,椎骨和肋骨已分别插在椎板和肋板里,并与之完全结合。

很多古生物学家都认可龟的特殊性,但很少有人对此进行研究,因为原始龟的化石太少。在这之前,三叠纪时期的龟类化石仅在德国、泰国和阿根廷发现过三个属种,但它们都已经与现代龟类非常相似——上下颌没有牙齿,全身包裹着甲壳,因此无法为龟甲的起源提供线索。

此次,发现半甲齿龟化石的贵州西南地区,近年来出土了大量的三叠纪海生爬行动物化石。三叠纪距今2亿多年,当时这一地区还属于海洋的一部分。当地百姓时常进山开采石料,也经常发现埋藏在岩石中的动物化石。

2007年,在当地考察的科学家也是在老乡屋前的一堆废石料中翻出了半甲齿龟化石。背甲的椎板已开始骨化,肋板尚未形成,但肋骨明显扁平加宽。

自19世纪以来,科学家们一直在争论龟的甲壳到底是怎么形成的。以前占主导的一种说法认为,龟甲是由皮肤中的小骨板演化而成的。按照这种理论,龟类祖先的皮肤里先出现一些小的骨板(类似鳄鱼的皮肤);这些小骨板不断扩大,融合成若干较大的骨板;同时,大骨板下沉到内骨骼上部,与脊椎和肋骨愈合形成龟甲。与之相对的理论则认为,龟先有腹甲,然后椎骨和肋骨长大长宽形成背甲,龟缩进背甲躲避食肉动物。

半甲齿龟的背甲尚不完整,而腹甲已经成形。这块化石证明,随着椎骨和肋骨的扩展,龟甲是自下而上形成的,而不是来自皮肤。另外,通过对半甲齿龟各部分骨骼的数据分析,科学家得出“它曾生活在水中,而且对水环境的适应程度与今天的鳖(甲鱼)大致相当”的结论。科学家推测,龟生活在水里,动物的腹部容易受到攻击,这或许也是为什么先有腹甲后有背甲的原因。而生活在陆地上的爬行动物腹部靠近地面,基本没有危险。

恐龙蛋化石

——揭开古生物生殖和生长之谜

在上海自然博物馆和北京自然博物馆的古生物大厅里。陈列着高大的恐龙化石和一窝窝的恐龙蛋化石。这些化石为我们揭开恐龙蛋之谜提供了线索。许多科学家进行了几十年的研究,得出了初步的结论。

恐龙是怎样生蛋的呢?为了找到这个问题的答案,许多科学家进行了几十年的研究,初步认为:在恐龙的生殖季节,它们进行交配活动后雌恐龙就自行选择地势较高、土地干燥而且太阳能照到的地方去产卵,恐龙在生蛋之前,先用前肢掘出一个圆坑,然后围着这个圆坑一圈圈地下蛋,每生完一圈蛋,就用土盖好,最多可达4圈。

现在发现的恐龙蛋化石,经过7000多万年已变成了石头,不再是原来的蛋了,但仍可从中看到恐龙蛋的结构。如果用切片机把恐龙蛋切开,可以清楚地看到里面绝大多数为方解石充填,恐龙蛋已完全石化了。

通过对恐龙蛋的研究,可以把不同类型的恐龙蛋进行分类,也可以通过恐龙蛋确定地质时代,从而弄清地层的时代,进一步帮助寻找地下的宝藏。此外还可以进一步探讨恐龙的生殖和生长。

恐龙身体庞大,可生下的蛋却相当小。这主要是因为如果恐龙把蛋下得很大,蛋内流体产生的压力就很容易把蛋壳挤碎;如果蛋壳太厚,又不利于恐龙的幼仔像小鸟那样轻而易举地破壳而出。可以说,大多数的恐龙生相当小的蛋是有利于蛋的保存和恐龙的种族繁衍的。

恐龙的成长速度是奇快的,有人发现1米长的恐龙幼体,如果用现在爬行动物的生长速度来计算,要经过200年才能长大。

而实际上,根据恐龙骨骼的年轮显示,有的恐龙死亡时是120岁。这就证明恐龙幼年时生长的速度很快。

最近,我国的一位研究恐龙蛋的科学家研究了鸟的蛋壳化石,发现了恐龙蛋与鸟蛋的壳都比较厚,具有乳突层和层状棱柱层,且均由片状的方解石微晶组成,从而说明恐龙生殖系统的功能的分化,在繁殖期间的钙质代谢过程,可能很接近鸟类。同时再次证明恐龙是热血动物。

揭开恐龙蛋之谜,对于人们更深地了解古生物的发展,揭开这一自然现象的内在规律将有很大帮助。

古生物灭绝绝之谜

——地球的空前浩劫

恐龙是所有爬行动物中体格最大的一类。它们统治地球达几千万年的时间,但不知什么原因,它们在6500万年前很短的一段时间内突然灭绝了,而关于恐龙灭绝的原因,人们仍在不断研究之中。长期以来,最权威的观点认为,恐龙的灭绝和6500万年前的一颗大陨星有关,但是这也只是个假设,现在还有很多未能解开的谜团。

白垩纪末期,地球遭受了一场空前的浩劫,地球上一派凄凉荒芜的景象。这场灾难是如何造成的?科学家们提出了多种假说,诸如气候变冷、海平面变动、火山大爆发等。但这些假说都难以解释这场浩劫如此迅猛并波及全球的特点。

1979年,美国地质学家阿尔瓦雷斯父子在丹麦、意大利等地的6500万年前的黏土层中发现了含量极高的铱、锇等稀有元素,其含量比一般地壳高数倍以至数百倍。

根据陨石中富含铱等元素的特点,他们认为,6500万年前曾有一颗巨大的陨星与地球相撞,其直径可达10千米左右。陨星冲击作用掀起大量尘埃遮蔽阳光,黑暗笼罩大地达数月之久,大批植物枯萎凋谢了,进而危及一系列动物。陨星撞击地球释放巨大能量,导致温度突然升高臭氧层遭到破坏,这对于体态庞大的恐龙等生物来说,是一种致命的打击。同时,爬行动物孵化后代的性别取决于温度,例如,温度超过34℃,孵出的鳄鱼均为雄性,或许恐龙在当时由于后代均为雄性,而终究难逃灭绝的厄运。

一颗直径为10千米的小行星撞击地球,应在地球表面形成直径达200千米左右的陨石坑。这颗陨石星究竟坠落在哪儿了?学者们认为坠落在海洋中。这样,势必掀起数千米高的巨浪,大陆低地上的各种生物皆被席卷一空。

板块构造理论告诉我们,洋底地壳是不断更新的,新洋壳形成于大洋中脊顶部,老洋壳沿大洋边缘的海沟俯冲潜入地下。

如果陨星落在太平洋边缘,或落在现已闭合消逝的古地中海中,所形成的陨石坑就会随老洋壳俯冲潜没,这样,我们就永远找不到这个巨大的陨石坑了。

如果陨星坠落在大西洋、或印度洋、或太平洋中部,陨石坑就有可能保存下来,有人认为,大西洋塔古斯深海平原就是陨石坑,它的直径为300千米。但许多学者认为,它是地壳运动的产物。

还有学者推测,陨星到过地球之前已破碎,其碎块散落到地球上,形成较小的陨石坑。也有学者拒不接受陨星撞击说,认为火山大爆发也可以带出大量的铱,白垩纪末的生物大灭绝,可能是生物进化的内因与环境恶化等多种因素共同作用的结果。

目前,争论仍在继续。要揭开这个古代之谜,还需要更多发现。

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