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古脊椎所等在新疆哈密翼龙动物群发现大型恐龙化石 -凯发k8国际首页登录

  8月12日,《科学报告》在线发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员汪筱林带领的中国与巴西的合作团队完成的研究论文the first dinosaurs from the early cretaceous hami pterosaur fauna, china,报道了关于新疆早白垩世翼龙动物群中恐龙化石的最新研究成果。此次报道的3件恐龙化石均属于蜥脚类的多孔椎龙类(somphospondylan),化石均不完整,分别保存了一段关联的颈椎、一段关联的尾椎和一段荐椎,以及一枚与尾椎保存在一起的兽脚类恐龙的牙齿。研究依据颈椎特征建立了盘足龙类(euhelopodidae)一新属新种:“中国丝路巨龙”(silutitan sinensis);依据尾椎特征建立了巨龙类(titanosauria)一新属新种:“新疆哈密巨龙”(hamititan xinjiangensis)。这是新疆下白垩统地层中首次报道的多孔椎龙类恐龙,也是哈密翼龙动物群恐龙化石的首次报道。“中国丝路巨龙”和“新疆哈密巨龙”的研究增加了哈密翼龙动物群的多样性,并增加了我国早白垩世蜥脚类恐龙的多样性。两种多孔椎类恐龙的出现,为这一恐龙类群的演化提供了新信息,进一步证明了亚洲早白垩世多孔椎龙恐龙的广泛多样性。

  多孔椎龙类是蜥脚类恐龙巨龙形类(titanosauriformes)中的一支,生存在侏罗纪晚期至白垩纪晚期,多样性较丰富,其化石在全球各大陆均有发现。多孔椎龙类大多体型庞大,如阿根廷龙体长超过30米。多孔椎龙类主要特征包括颈部和前肢较长,至少具有15节颈椎,不同于尾巴极长和前肢较短的梁龙类;牙齿呈棒状,不像腕龙类那样具有勺状的牙齿。多孔椎龙类恐龙各物种之间系统发育关系尚存争议,有研究认为,多孔椎龙类由巨龙类和包括盘足龙类在内的若干基干物种组成;另一些研究则认为,多孔椎龙类仅由巨龙类和若干基干物种组成,盘足龙类不属于多孔椎龙类。近年来,多孔椎龙类的化石在我国一些地区的白垩系地层中陆续被发现和报道,主要分布在甘肃、河南、山东、辽宁、广西等地区,其中20世纪20年代盘足龙化石最早发现于山东蒙阴。之前,在新疆白垩系地层中尚未发现多孔椎龙类化石,唯一的蜥脚类恐龙是在准噶尔盆地下白垩统吐谷鲁群发现的似亚洲龙,由于标本破碎,其分类位置和命名有效性尚存争议。

  古脊椎所哈密科考队在吐哈盆地下白垩统吐谷鲁群胜金口组中发现新研究的恐龙化石,与哈密翼龙化石共生保存,距今约1.3-1.2亿年。由于化石长期暴露于极干旱强风沙的戈壁地区,在地表风化破碎严重,科考队于2008年、2013和2016年展开抢救性采集。自2006年,哈密科考队连续十多年在哈密戈壁开展科考工作,发现了罕见的哈密翼龙动物群,该地区已成为世界上分布面积最大和最富集的翼龙化石产地,上亿数量的翼龙曾于此繁衍生息,是“翼龙伊甸园”。该地区已成为哈密翼龙-雅丹国家地质公园,正在积极推动公园和翼龙遗址博物馆的规划建设。通过十多年的科学考察和抢救性采集,翼龙研究取得了令人瞩目的成果,首次发现三维立体保存的雌雄翼龙个体,发现大量3d保存的翼龙蛋和翼龙胚胎与之共生。《现代生物学》(2014年)以封面文章报道大量幼年到成年的雌雄翼龙,命名了哈密翼龙动物群中的第一个物种——“天山哈密翼龙”,并报道了世界上首枚三维立体保存的翼龙蛋,揭示了哈密翼龙具有类似于现生爬行动物锦蛇的革质蛋壳结构,显示翼龙群居生活。《科学》(2017年)报道了一件超过200枚翼龙蛋、胚胎和骨骼化石三位一体保存的重要标本,16枚翼龙蛋含有三维立体保存的胚胎化石,这是全世界首次发现3d翼龙胚胎。对包括胚胎等骨骼在内的骨组织学和个体发育研究发现,哈密翼龙具有快速生长的骨骼结构,属于相对早熟型的发育模式,出生后不能飞行,尚需要父母照顾,这揭示了翼龙这一特殊的飞行爬行动物的生命史。多年的野外考察及埋藏学、沉积学和地层学的相关证据表明,这些数量巨大的翼龙经历了多次白垩纪湖泊风暴事件,导致其集群死亡并被快速埋藏。此次研究的蜥脚类恐龙是哈密翼龙动物群中首次发现的非翼龙类脊椎动物,均产自哈密翼龙化石的相当层位,三件标本的产出地点相距约2-5 km。

  由于化石暴露地表风化严重,三件标本仅残存了部分表面破碎的椎体,抢救性采集后,科考队技术人员对埋藏在岩石中没有暴露地表的另一侧进行了科学修理。修理后显示,三件标本分别为6节关联的颈椎及颈肋、7节关联的尾椎和一段破碎的荐椎,前两件标本分别被命名为“中国丝路巨龙”和“新疆哈密巨龙”。新的恐龙名称来源于化石产地及这类恐龙巨大的体型,代表了这类大型恐龙发现在中国新疆哈密,哈密又是“一带一路”丝绸之路经济带上的重镇,以此来纪念自古以来我国连通世界的“丝绸之路”。

  “中国丝路巨龙”保存了6节关联在一起的较完整的颈椎,分别为第10-15节,单个颈椎的长度在455-540 mm之间,6节颈椎的总长度约3米,是我国山东蒙阴发现的早白垩世师氏盘足龙(体长约15米)对应颈椎平均长度的近2倍,保守估计“中国丝路巨龙”的体长超过20米,其鉴定特征包括中后部颈椎的后关节突-横突隔板的侧腹部分叉,椎体-横突后隔板的前部分叉,副突-横突隔板具有发育的腹侧凸缘,中后部颈椎的横突与肋骨的接触面的前后面均收缩等。形态学观察发现,“中国丝路巨龙”颈椎存在一厚的上突-前关节突隔板和呈下垂状的颈肋,与其他保存颈椎的盘足龙类相比,其颈椎的上突-前关节突隔板的方向、前关节突-横突隔板的方向、颈椎椎体侧凹的发育程度等特征与其他已知的物种存在明显差别。与“中国丝路巨龙”保存在一起的还有一残破的哈密翼龙下颌,说明这些大型的巨龙类恐龙与哈密翼龙共同生活在白垩纪的天空和陆地。

  “新疆哈密巨龙”保存了7节关联在一起的尾椎,分别为第4-10节,中间5节较完整,单个尾椎长度从210-320 mm不等,是蒙古发现的晚白垩世后凹尾龙(体长约12米)对应尾椎平均长度的约1.5倍,保守估计“新疆哈密巨龙”的体长约为17米,其鉴定特征包括尾椎神经嵴和神经弓的高度总和大于椎体高度,最前部尾椎的椎弓矢状扩展,后关节突隔板与神经棘横突隔板窝深,最前部尾椎的横突指向上方,尾椎序列的横突从指向上方到指向下方转变突然,没有过渡等。“新疆哈密巨龙”是亚洲发现的巨龙类的蜥脚类恐龙之一,展示了蜥脚类不寻常的组合特征。研究详细比较了哈密巨龙和其他巨龙类的形态特征,发现“新疆哈密巨龙”的尾椎椎体长度、前凹形的尾椎椎体、尾椎椎体侧面接近腹部具有的隆嵴、横突的形状和方向等特征,与东亚已知的其他巨龙类有明显的差别。与“新疆哈密巨龙”共同保存的还有一枚兽脚类恐龙牙齿,这也是哈密翼龙动物群中首次报道的兽脚类恐龙化石。在“新疆哈密巨龙”的骨骼上未发现兽脚类恐龙的牙印,因而不能确定是否存在兽脚类恐龙进食巨龙类尸体的现象。蜥脚类均是四足行走食植性,这些大型食植恐龙和食肉兽脚类恐龙的发现和研究,增加了哈密翼龙动物群物种和生态多样性。

  由于多孔椎龙类恐龙的物种数量较多,前人的系统发育研究对不同的演化支各有侧重。研究选取2019年最新的两个系统发育矩阵,分析哈密新发现的多孔椎龙类的系统发育位置,其中filippi等侧重于包含多孔椎龙类在内整个巨龙形类的系统演化关系,共含有83个物种和405个特征;mannion等侧重于多孔椎龙类的系统演化,共含有120个物种和548个特征。由于新标本中荐椎化石比较破碎,可用于鉴定的特征较少,仅能确认其属于多孔椎龙类,因此在系统发育中基本未考虑。

  为了确定颈椎和尾椎是否属于同一类型,将颈椎和尾椎的特征作为一个整体放入两个矩阵中分析,这个组合类型与盘足龙属(euhelopus)构成姐妹群,但支持这一姐妹群的特征仅为颈椎的特征,却使严格合意树比原来的结果增加了较多未解决的多分支结构。再将颈椎和尾椎的特征分开,作为两个类型进行分析,以颈椎为代表的“中国丝路巨龙”在两个矩阵的分析中均和盘足龙属构成姐妹群,且有多个特征支持,代表与盘足龙有着密切的亲缘关系,因此“中国丝路巨龙”属于盘足龙类。而以尾椎为代表的“新疆哈密巨龙”在两个矩阵的分析中均位于巨龙类中,但“新疆哈密巨龙”的加入使整个巨龙类增加了未解决的多分支结构,其本身的系统位置在两个矩阵的分析中也不相同,因而其更进一步的系统位置尚不能确认,需要新的化石材料和进一步的研究。

  该研究由古脊椎所/中国科学院大学、巴西国家博物馆/里约联邦大学、吉林大学、北京自然博物馆和哈密博物馆等单位合作完成。研究工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项(b类)、中科院青年创新促进会、古脊椎所野外发掘经费及重点部署项目、哈密地方政府合作项目和高山科学促进中心等的支持。

图1.“中国丝路巨龙”(左)与“新疆哈密巨龙”(右)及哈密翼龙动物群生态复原图(创作/赵闯,科学指导/汪筱林)

  图2.三件恐龙化石骨骼保存示意图(maurilio oliveira绘)。红色(颈椎):“中国丝路巨龙”;黄色(尾椎):“新疆哈密巨龙”;绿色(荐椎):未命名化石

图3.“中国丝路巨龙”(silutitan sinensis gen. et sp. nov.)正型标本

图4.“新疆哈密巨龙”(hamititan xinjiangensis gen. et sp. nov.)正型标本

  图5.基于filippi等人矩阵的系统发育图。a、“中国丝路巨龙”和“新疆哈密巨龙”作为单一分类单元;b、“中国丝路巨龙”和“新疆哈密巨龙”作为两个独立的分类单元。1.titanosauria、2. colososauria、3.lithostrotia

  图6.基于mannion等人矩阵的系统发育图。“中国丝路巨龙”和“新疆哈密巨龙”作为两个独立的分类单元:(a)等权重和(b)扩展隐含权重,k值为9。1.euhelopodidae、2.titanosauria、3.lithostrotia、4.colossosauria


研究团队单位:古脊椎动物与古人类研究所
来源:
爱科学

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