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令人難以置信的2.3億年前的化石是非洲已知最古老的恐龍

作者:秋水雲計

被稱為蜥腳類的長頸恐龍是曾經在陸地上行走的最大的動物。但是,在辛巴維(威)北部發現的一具驚人的完整骨架提醒我們,這些龐然大物——其中一些達到了60多噸的重量——的起源要溫和得多。

今天在《自然》雜志上公布的新發現的化石是在非洲發現的最古老的恐龍,可以追溯到大約2.3億年前的三疊紀時期。這種動物也是已知最早的蜥腳類動物的祖先之一,蜥腳類動物包括标志性的長頸巨獸,如腕龍和雷龍。盡管這隻動物在死亡時已接近成熟,但專家估計,它的臀部不到兩英尺高。

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耶魯大學古生物學家克裡斯·格裡芬(Chris Griffin)在弗吉尼亞理工大學攻讀博士期間進行了這項研究,他說:“它的頭很小,長着一副葉子形狀的牙齒,脖子長度一般,“如果你讓一個孩子畫一隻恐龍,讓它不吃肉,它幾乎就像普通的恐龍。”

由于它們的年齡,姆比雷龍和與它一起發現的其他化石揭示了恐龍是如何在三疊紀(從2.52億年前到2.05億年前)首次出現并在古地球上蔓延的。三疊紀被兩次物種大滅絕所終結,同時也伴随着重大的氣候變化,是地球上生命過渡的關鍵時期。在這段時間裡,幾個關鍵爬行動物群體的祖先開始彼此分離,産生了恐龍、鳄魚目動物和翼龍這種會飛的爬行動物。

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數十年來的化石發現表明,恐龍最早在大約2.45億年前在古超大陸泛大陸的最南端進化。現存的南部泛古陸分為非洲、南美洲和印度,其中包含的化石表明,最早的恐龍遠不及它們後來的規模和多樣性大。三疊紀的大部分時間裡,它們都生活在一群被稱為假鳄的古代鳄魚表親的陰影下,體型矮小,身形稀少,四處奔跑,勉強維持了生計。

雖然泛大陸是一個單一的大陸塊,但它的氣候變化很大。這片超大陸的極地地區郁郁蔥蔥,适宜人類居住,但赤道南北的熱帶地區卻生活艱難:炎熱、幹旱,而且容易發生火災。

“在泛大陸,你可以從北極走到南極。我們看不到巨大的實體屏障,比如巨大的山脈,”研究報告的合著者斯特林·内斯比特說,他是弗吉尼亞理工大學的古生物學家,格裡芬的前博士導師。“但也存在一些氣候障礙。”

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要想重制生命對這些障礙的反應是很困難的,隻有少數分散的化石遺址提供了線索。根據主要來自阿根廷和巴西的三疊紀早期标本,古生物學家認為,在恐龍誕生之初,野生動物被赤道兩側的沙漠隔開。這引起了格裡芬的思考:南部非洲的岩石和阿根廷和巴西的岩石一樣古老,那麼這些礦床也會有世界上最古老的恐龍嗎?

格裡芬在2015年通路了辛巴維(威),并遇到了一個由當地古生物學家和博物館從業人員組成的團隊,他們渴望通過合作找到答案。“我們以前一直在這個領域工作,但資源和專業知識都有限,”研究報告的合著者、辛巴維(威)國家博物館和紀念碑的達林頓·穆尼科瓦說。“對我們來說,夥伴關系非常重要。”

在這次通路中,格裡芬偶然發現了一篇1992年由古生物學家邁克爾·拉斯(Michael Raath)合著的論文,該論文描述了丹德公社土地的遺址,丹德公社是辛巴維(威)北部靠近尚比亞和莫三鼻克邊界的一個部落區域。讓格裡芬高興的是,拉斯描述的遺址中發現了一種名為喙龍的三疊紀三角頭爬行動物的骨骼。根據南美洲的化石,格裡芬知道足以容納喙龍的岩石也适合捕捉最古老的恐龍。

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在國家地理學會的資助下,格裡芬于2017年7月底回到了這裡,和當地的古生物學家團隊一起追溯了拉斯的足迹。他回憶起辛巴維(威)冬日清晨的涼爽微風,沿着幹涸的河床拂過樹葉沙沙作響,當研究人員開始工作時,被稱為mopane蒼蠅的無刺小蜜蜂在頭上嗡嗡作響。

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他們幾乎立刻就找到了寶藏。格裡芬說:“我們第一天到這片區域的時候,發現了大量的化石——從岩石上掉下來的化石。

在第一天的實地考察中,辛巴維(威)古生物學家、研究合著者哈澤爾·圖拉文加發現了一塊腿骨碎片,讓研究小組知道他們走對了方向。第二天午飯前,格裡芬低頭一看,發現一塊股骨化石從地上伸出來。當他從光滑的泥岩中挖出更多的骨頭時,他意識到這塊化石是一隻恐龍——恐龍的臀部就在腿骨旁邊,這表明下面有更多的動物。

仔細的挖掘發現了現在的姆比雷龍,它的狀況非常好。在第一具骨骼和第二具遺骸的部分殘骸之間,研究人員隻丢失了一些椎骨、手骨、一塊踝關節骨和頭骨的一些部分。骨骼的某些部分,如一隻腳,甚至像它們活着時一樣被連接配接起來。随着該遺址的化石潛力現在得到确認,格裡芬和他的同僚在2019年再次傳回,在國家地理學會的資助下進行了三周的挖掘。

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Mbiresaurus脫穎而出是因為它有助于揭示最早的蜥腳類恐龍的解剖結構,Chapelle說,他是這類恐龍的專家。例如,與後來的恐龍相比,Chapelle的臀部看起來尤其原始。

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臀部對恐龍來說很重要。自19世紀80年代以來,恐龍家族樹中最大的分支被定義為臀部形狀,而定義恐龍的關鍵骨骼特征之一可以在髋臼中找到。姆比龍的髋骨有足夠的老派特征,使它接近恐龍家族樹的底部。“這是一個不可思議的标本,”夏貝爾說。

這個地點還幫助古生物學家更多地了解姆比雷龍稱之為家的生态系統:一個辮狀河流系統,流動的速度足夠快,使岩石翻滾,形成了卵石Arkose組的卵石,姆比雷龍就是在這種特殊的岩層中被發現的。

茂盛的植物滋養了許多有鱗片的食草動物和雜食動物,包括三角形頭骨的喙龍、鳄魚的帶甲近親鳄龍,以及哺乳動物的遠親爬蟲類近親犬齒龍。研究小組甚至發現了一種被稱為herrerasaurid的掠食性恐龍的骨頭,這種恐龍的臀部有近7英尺高。

Pebbly Arkose組的動物與在阿根廷和巴西發現的年代相近的化石非常相似。這種比對有力地表明,泛大陸南部沿相似緯度的地區有相同的動物群體,盡管不是相同的物種。格裡芬開玩笑說:“在非洲挖出一堆骨頭,然後兩年後,去博物館看你剛剛挖出的所有東西都在巴西博物館展出,這很奇怪。”

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利用姆比龍和其他三疊紀化石,格裡芬的團隊分析了恐龍是如何在古代地球上擴散開來的。他們的發現支援了恐龍出現在泛大陸最南端的觀點,研究人員估計,這些動物可能是在2.3億年前開始向北擴張的。

首先向外擴張的是獸腳亞目恐龍,這個恐龍群體後來進化出了像暴龍這樣的兩足食肉動物以及現代鳥類。大約兩億兩千萬年前,姆比龍的表親蜥腳類恐龍緊随其後。

這個時間與已知的三疊紀氣候吻合得很好。在2.35億到2.3億年前,地球經曆了幾百萬年的降雨和濕度增加,這一時期被稱為卡爾年降雨事件。在這段時間裡,泛大陸的熱帶沙漠縮小了,變得更宜居,這可能給了恐龍遷徙到新地區的機會。

“很明顯,第一代恐龍并沒有開始接管地球。它們是受限制的,它們隻生活在特定的區域,隻生活在特定的環境中,隻有在進化的後期,它們才會擴充到全世界。”格裡芬說。

卵石阿爾科斯地層化石的研究才剛剛開始。到目前為止,研究人員隻較長的描述了姆比龍的骨骼,他們懷疑與它一起發現的其他爬行動物也代表着新發現的物種。

研究人員對即将到來的發現感到興奮,尤其是現在他們已經表明非洲有恐龍早期的化石。

内斯比特說:“非洲一直是一個地方,我們可以追溯到人類和原始人類等最古老的血統,但恐龍并不是其中的一部分,因為我們隻是沒有那個時期的代表。”“它真的把非洲帶入了恐龍起源的圖景。”

至關重要的是,該團隊正在采取措施,確定在卵石阿爾科斯地層發現的化石留在辛巴維(威)。許多化石目前被租借給弗吉尼亞理工大學用于準備和掃描,但一旦每一塊化石都準備好了,它們将被歸還給辛巴維(威)自然曆史博物館,永遠留在那裡。

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