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2024 年 8月 27 日，北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授江大勇在科普中國(guó)說(shuō)·貴州專場(chǎng)帶來(lái)演講《劫難之余，向海而生》。

中生代時(shí)期，地球上爬行動(dòng)物空前繁盛，形成了著名的“恐龍時(shí)代”。同一時(shí)期，一些陸上的爬行動(dòng)物選擇向海洋進(jìn)軍，開(kāi)啟了一段新征程，其中就包括魚(yú)龍。

盡管恐龍等動(dòng)物已經(jīng)滅絕，但我們可以通過(guò)研究化石來(lái)了解它們的存在?；沁@些生物曾在地球上存在的唯一實(shí)證材料，包括骨骼化石，也包括足跡和其他遺跡。此外，通過(guò)測(cè)量DNA等方法，我們能夠揭示更多基因信息。

為了進(jìn)行古生物學(xué)研究，我們需要綜合運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)和技術(shù)，包括化學(xué)分析、現(xiàn)代生物學(xué)、現(xiàn)代生態(tài)學(xué)，以及各種環(huán)境測(cè)試和計(jì)算機(jī)技術(shù)。不僅是簡(jiǎn)單地尋找和挖掘化石，也包括在實(shí)驗(yàn)室里使用顯微鏡和CT掃描進(jìn)行分析。

下面，讓我們通過(guò)化石，深入了解一下海洋中的魚(yú)龍。

這張圖片展示了我們?cè)谥袊?guó)安徽巢湖地區(qū)的古生物化石發(fā)掘成果。

通過(guò)北京大學(xué)國(guó)際合作研究團(tuán)隊(duì)與安徽省地質(zhì)博物館的合作，我們?cè)诔埠鸟R家山地區(qū)進(jìn)行了挖掘，發(fā)現(xiàn)了最早期的魚(yú)龍化石。這個(gè)化石展示了一種處于陸地動(dòng)物和海洋動(dòng)物之間的過(guò)渡性環(huán)節(jié)，填補(bǔ)了從陸地爬行動(dòng)物向完全適應(yīng)海洋生活的典型魚(yú)龍之間的中間演化鏈條。

這種魚(yú)龍的形態(tài)值得我們仔細(xì)觀察，以尋找與陸地動(dòng)物以及海洋生物的相似之處。

觀察其嘴巴，我們發(fā)現(xiàn)它相對(duì)較短，前肢較大，并在肘部呈現(xiàn)夾角，形成一種獨(dú)特的彎曲；此外，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度來(lái)看，陸地脊椎動(dòng)物的嘴巴通常較短，而這個(gè)化石顯示出與此相符，相對(duì)陸地脊椎動(dòng)物來(lái)說(shuō)，海洋中的脊椎動(dòng)物通常具有較長(zhǎng)的嘴巴。另外，與海洋中的脊椎動(dòng)物相比，陸地脊椎動(dòng)物的背椎（即身體背部的椎體數(shù)量）相對(duì)較少，而這個(gè)魚(yú)龍的椎體也相對(duì)較少，所以背部椎體數(shù)量較為接近陸地動(dòng)物。因此，我們將這個(gè)化石視為一種具有過(guò)渡性特征的爬行動(dòng)物，是典型陸地爬行動(dòng)物和典型海洋魚(yú)龍之間的過(guò)渡環(huán)節(jié)。

這一標(biāo)本是在安徽巢湖的馬家山地區(qū)發(fā)掘出來(lái)的。當(dāng)時(shí)，這一發(fā)現(xiàn)引起了世界的關(guān)注。

同時(shí)，我們?cè)诎不盏某埠?，距?.48億年前的時(shí)期，不僅發(fā)現(xiàn)了之前提到的較為原始的魚(yú)龍，還發(fā)現(xiàn)了一種特殊的早期魚(yú)龍，我們稱之為“巢湖龍”。我們修復(fù)并保藏了這一標(biāo)本，它現(xiàn)在保存于安徽省地質(zhì)博物館。

這具化石的獨(dú)特之處在于，它記錄了一只雌性魚(yú)龍正在分娩的瞬間，這種情況在全球范圍內(nèi)極為罕見(jiàn)。我們最初發(fā)現(xiàn)這塊標(biāo)本時(shí)，它被完全封蓋在石頭中，我們首先注意到的是一條龍魚(yú)。在修龍魚(yú)的時(shí)候，偶然發(fā)現(xiàn)下面還有這個(gè)魚(yú)龍化石。通過(guò)仔細(xì)修復(fù)，我們揭示了一只雌性魚(yú)龍的后半身，與之伴隨的是一只小魚(yú)龍已經(jīng)產(chǎn)出，一只小魚(yú)龍正在產(chǎn)出，而另一只小魚(yú)龍則仍在母親體內(nèi)等待分娩。

這一發(fā)現(xiàn)不僅罕見(jiàn)，更是對(duì)古生物學(xué)研究的珍貴見(jiàn)證。因?yàn)榱钊梭@訝的是，這種魚(yú)龍并非卵生，而是胎生，為我們提供了有關(guān)早期海生爬行動(dòng)物胎生方式的最早證據(jù)。這也表明，動(dòng)物在適應(yīng)海洋生活的演化過(guò)程中，可能經(jīng)歷了一種突變而非漸變的趨勢(shì)。

此外，湖北的南漳和遠(yuǎn)安地區(qū)發(fā)現(xiàn)了湖北鱷等大量海洋爬行動(dòng)物，構(gòu)成湖北鱷動(dòng)物群。這些發(fā)現(xiàn)表明，在那個(gè)時(shí)期，許多爬行動(dòng)物開(kāi)始向海洋演化。我們需要進(jìn)一步研究為什么這些動(dòng)物選擇向海洋發(fā)展。是因?yàn)楹Ｑ笾杏懈S富的食物資源，更容易捕獲獵物，還是因?yàn)楹Ｋ疁囟认鄬?duì)空氣更為穩(wěn)定？這些問(wèn)題需要在未來(lái)的研究中逐步揭示。

通過(guò)考察早期魚(yú)龍的古地理圖，我們發(fā)現(xiàn)，這些生物在全球范圍內(nèi)都有發(fā)現(xiàn)，不僅包括中國(guó)的安徽巢湖和湖北南漳、遠(yuǎn)安，還包括北極圈內(nèi)、加拿大、意大利和瑞士交界的圣喬治山，以及日本和泰國(guó)等地。

這也引發(fā)了我們的一些疑問(wèn)：這些早期魚(yú)龍和其他海洋爬行動(dòng)物是如何開(kāi)始進(jìn)入海洋？現(xiàn)在，我們認(rèn)為可能是沿著盤(pán)古大洋的邊緣開(kāi)始的。

隨著它們進(jìn)入海洋，魚(yú)龍的演化速率顯著加快。原始魚(yú)龍的特征包括短嘴、較小身軀，在中三疊世時(shí)代，如貴州的盤(pán)縣動(dòng)物群和云南的羅平生物群中的魚(yú)龍個(gè)體變得更大，可達(dá)1-3米，甚至更長(zhǎng)，眼睛也變得更大，游泳能力也更強(qiáng)。這一時(shí)期，它們大眼、長(zhǎng)嘴、無(wú)脖子、魚(yú)鰭狀四肢等特征更為突出。

同時(shí)，與魚(yú)龍一同存在的，還有其他爬行動(dòng)物，如中三疊世的幻龍，有著扁的大腦袋、眼眶后的大顳孔、大獠牙。這些幻龍?jiān)?.44億年前的時(shí)候是海洋中的兇猛捕食者。相較于它們，魚(yú)龍?jiān)谟斡舅俣壬细鼮檠杆佟?/p>

這個(gè)標(biāo)本出土于貴州興義動(dòng)物群，距今約2.4億年。在這段時(shí)間內(nèi)，我們見(jiàn)證了魚(yú)龍的巨大化演化。從早期幾十厘米長(zhǎng)的小型魚(yú)龍，到貴州盤(pán)縣動(dòng)物群的長(zhǎng)達(dá)一到兩米的混魚(yú)龍，再到貴州興義動(dòng)物群的代表大型貴州魚(yú)龍，體長(zhǎng)能達(dá)到五到六米，有的魚(yú)龍可長(zhǎng)到甚至十幾米，頭部長(zhǎng)度也可達(dá)一米。

這個(gè)標(biāo)本是我們團(tuán)隊(duì)親自發(fā)掘的，在貴州興義的國(guó)家地質(zhì)公園博物館展示。在標(biāo)本的腹部，我們甚至發(fā)現(xiàn)了一條被捕食的海龍的遺骸，表明這些大型魚(yú)龍已然成為當(dāng)時(shí)海洋生態(tài)系統(tǒng)中的頂級(jí)捕食者。

這種巨大的魚(yú)龍不僅能夠捕食魚(yú)、頭足動(dòng)物和其他體型較小的海生爬行動(dòng)物，甚至能夠捕食與自身體型相當(dāng)?shù)暮｝垺＿@也顯示出，在中三疊世時(shí)，魚(yú)龍已經(jīng)確立了它們?cè)诘厍蚝Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)治地位。這一重要發(fā)現(xiàn)使得我們的文章發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上，并在國(guó)際學(xué)術(shù)界引起廣泛關(guān)注。

到大約2.3億年前，以貴州關(guān)嶺生物群為代表的時(shí)期，魚(yú)龍的個(gè)體長(zhǎng)度繼續(xù)增加，有些甚至可以達(dá)到將近二十米。同時(shí)，科學(xué)家在關(guān)嶺生物群中還發(fā)現(xiàn)了最原始的龜。這表明，爬行動(dòng)物在適應(yīng)海洋生活的過(guò)程中，不僅能夠演化成像魚(yú)的形態(tài)，還演化出了類(lèi)似龜?shù)捏w型。

作者 | 江大勇 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授