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智利以外发现尘封3000万年的南美动物王国(图)

  一座座火山矗立在草原旁边,山上覆盖着厚厚的白雪。在火山脚下的草原上,一对似马非马的有蹄类食草动物、一头长得像羚羊的南美有蹄类动物和一只地懒安静地吃着鲜草。离它们不远的地方,一只栗鼠和一个类似老鼠的有袋

  类动物惬意地啃食着种子。突然,一座火山爆发了,岩浆沿着陡峭的山坡呼啸而下,冲到了草原上,这群动物没有来得及作出任何反应,就被厚厚的火山灰掩埋了。

  对于葬身火山灰下的生灵来说,火山爆发是一场巨大的灾难,但对于古生物学,它却做出了不小的贡献。

千百万年悄然流逝,动物尸骸变成了一具具骨骼化石。由于地壳变迁,在造山运动和侵蚀的双重作用下,这些化石最终“栖息”在智利中部的安第斯山脉上。1988年,我们小组在智利廷格里里卡河(Tinguiririca River,毗邻阿根廷边界)的高山河谷寻找恐龙遗迹时,意外发现了第一块哺乳动物骨骼化石,而且对骨骼化石的初次发掘就收获颇丰,此后,我们每年都会返回这里深度发掘。迄今为止,在安第斯山脉的几十处地点,我们已经挖掘出1,500多件古老哺乳动物的化石标本。

  采集到的化石标本越来越多,我们着手对这些标本进行实验室分析。随着研究的深入,鲜为人知的南美史前哺乳动物渐渐呈现在我们面前。令我们惊讶的是,骨骼化石的“主人”大约生活在4,000万~1,000万年以前,而我们本来以为,能在这里找到更古老的化石。以前,科学家对南美哺乳动物种系演化的历史知之甚少。对于南美一些重要迁徙种群的由来,科学家一直争论不休,不过,这些化石的出土让这段模糊的历史豁然清晰。我们对当时南美的生态系统以及山脉出现时间的看法,也因为动物骨骼化石而发生巨大的改变。

  意外的发现

  科学家来到智利的廷格里里卡河发掘恐龙化石。他们没有找到恐龙化石,却意外发现了南美史前哺乳动物的化石。这一发现揭开了一场大规模考古的序幕。

  科学家对南美史前哺乳动物的了解,大都来源于南美南部地区(主要是巴塔哥尼亚地区)出土的化石。在这些地区,很多页岩(shale)、砂岩(sandstone)和河流的硬化沉积物露出地表,这些岩石都是动物化石的典型“栖身场所”。在我们首次造访智利之前,从来没有研究人员在那里系统地搜寻过陆生动物化石。因为那里的岩石主要是火山岩,人们认为火山熔岩(lava)和火山喷发物的温度太高,来势凶猛,很难妥善保存生物遗迹。

  我们前去智利,是因为一篇报道宣称,廷格里里卡河谷残留有恐龙的脚印。获悉这一消息后,我们决定去碰碰运气,说不定那里真的蕴藏着不少恐龙化石。据地质学家估计,在安第斯山脉的主脊上,很多岩石的历史可以追溯到6,500万~1亿年之前,当时正处于中生代后期,是恐龙的极盛时期。经验告诉我们,保存脚印的沉积物很可能就含有脚印“主人”的骨骼化石。如果确实走运,再加上一双“慧眼”,我们或许还会发现与恐龙同时代的动物化石。

  1988年,我们进行了为期一周的勘查,在勘查的最后一天,我们4个人分成了两个小组,分别在廷格里里卡河两岸陡峭的山坡上寻找化石。北岸的两个人一去就发现了含有恐龙足迹的岩层,然后他们继续向上攀爬,寻找可能含有化石的沉积物。这一次,他们只发现了鱼、菊石(ammonite)等海洋生物的化石,爬行类和哺乳动物的化石杳无踪迹。河对面的两名成员也没有值得称道的发现,同样沮丧不已。傍晚,我们来到了距河谷底部1,000米高的地方,这是一片红褐色的火山灰沉积物,正是在这里的发现,一下子就把我们的情绪推向了高潮:因为风雨的侵蚀,一些骨骼和牙齿碎片的化石露了出来!经过仔细辨认,这些化石的“主人”应该是陆生脊椎动物,个头大概与小型马相当。

  一开始,我们假定这些化石和山脊上的岩石是同一时代的产物,留下化石的动物不是奇特的恐龙,就是某种体型奇异的中生代动物。但这些牙齿化石不仅复杂而且分化程度颇高,高冠、顶平、多面的臼齿等特征只有在哺乳动物的牙齿上才能找到。而且,这些哺乳动物个体大,进化程度高,根本不可能出现在5,000万年以前。很明显,地质学家估计的岩层年代存在巨大的误差。后来的分析肯定了我们的推测,这些新发现的化石应该出自新生代。这个一直延续至今的地质年代开始于6,500万年前,也就是非鸟类恐龙灭绝的时刻(鸟类是兽脚类恐龙的后代,可以算是存活至今的一个恐龙种群)。

  南美大陆的古老哺乳动物

  科学家发现的哺乳动物化石越来越多,南美哺乳动物的悠久历史越来越清晰地呈现在人们面前。而且伴随着某些化石的出现,一段尘封了3,000多万年的历史首次为人类所知……

  对我们来说,发现任何种类的化石都是具有轰动性的新闻。更何况上述化石来自于哺乳动物,还出乎预料的“年轻”,这样的收获令我们决定,在下一个野外考察季节集中勘查这一地点。每年春天,通往廷格里里卡河谷的小路都会被洪水冲毁,等到夏天高山积雪融化得差不多时,再由当地政府出面修复。1989年1月(南半球的夏天),当小路重新贯通之后,我们又回到了廷格里里卡河谷。在一个阳光明媚的早上,我们一行7人,带着完整的考察装备,来到了发掘化石的地点。迅速卸下行装,在小溪旁搭起帐篷,开始寻找化石。

  我们在山坡上的搜寻工作刚刚开始,就发现了一些骨骼和牙齿碎片的化石。一个头骨化石从一块土豆大小的岩石两端穿出,先不说其他特征,单是看到那对下颚骨,我们就知道这个头骨肯定属于哺乳动物(爬行类下颚骨由多块不成对的骨头构成)。随后,我们确定了这个动物身份:南美有蹄类哺乳动物中的一个新物种。南美有蹄类动物是一个很大的种群,它们的个体大小介于兔子和河马之间,已经消失了近百万年的时间。我们这次发现的新物种可能与羚羊比较相似,而在前一年发现的牙齿,可能出自犀牛类的有蹄类哺乳动物。在廷格里里卡地区的前3次野外考察中,我们总共发现了300件化石标本,包括多种有袋类动物、早期树懒、犰狳以及类似南美栗鼠的啮齿类动物。

  也许要在多年以后,人们才会意识到我们的发现有多么重要的意义,但在当时,我们立刻就意识到,在这里的发现将揭开一些重大秘密。透过新发现的化石标本,我们将看到南美现有哺乳动物的悠久历史,比如树懒、猴子、食蚁动物、南美栗鼠等。这些南美洲特有的哺乳动物(包括我们在廷格里里卡河谷发现的新物种)的祖先,可能在南美大陆还是个孤岛的时候就已经进化出来了。在过去的8,000万年里,随着泛大陆以及其南部冈瓦纳古陆的解体,板块运动使南美大陆与其他大陆分离开来。这种长期的地理隔绝孕育了南美大陆上独有的哺乳动物,只有它们能适应这里奇特的自然环境,就像今天生活在澳大利亚的鸭嘴兽(platy pus)、树袋熊(koala)以及马达加斯加岛的狐猴(lemur)一样。南美的现代哺乳动物有着非同寻常的祖先,比如善于跳跃的有袋类动物,长着剑齿的有袋类“猫科动物”,尾巴粗大的犰狳“堂兄”、体大如熊的啮齿类动物、体大如象的树懒、擅长在海里游泳的树懒等。

  在此之前,科学家在巴塔哥尼亚等地区发现的化石,或多或少地透露了一些南美现有哺乳动物祖先的故事,但许多关键信息仍然缺失。例如,树懒、食蚁动物和许多现已灭绝的外来种系(比如某些有袋类动物和南美有蹄动物)一样,早在4,000万年前就出现了。但能够代表南美哺乳动物发展史的第2个阶段,即4,000万~3,000万年前的那段时间的动物化石,却一直没有发现。最让我们兴奋的是,我们发现廷格里里卡河谷的动物化石,正是生活在这个时间段的哺乳动物遗留下来的,暗藏着一段尘封了数千万年的历史。

  古生物学家推测,在化石记录的这段神秘历史里,南美大陆的很多独有种系经历了爆炸式发展,迅速走向多样化。我们搜集的化石包括了最早的几个南美有蹄类动物种群,代表了至少25种哺乳动物,以科学眼光来看,几乎全是新的物种。在这一时期,南美大陆还出现了啮齿类和灵长类动物,而这两种动物并非南美的“土著居民”。

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