?

?

撰文 | 賴利·布萊克 （Riley Black）

翻譯 | 林清

?

美國西部的山區(qū)中遍布著恐龍的尸骨。

?

無論是關節(jié)相連的、還是混雜堆在一起的，發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多的往往是史前化石的代表，包括異特龍（Allosaurus）、劍龍（Stegosaurus）和梁龍（Diplodocus）等等。這是因為侏羅紀的季候性洪水會將多個物種的恐龍骨骼沖到一起，堆積成巨大的骨堆，后續(xù)覆蓋的沉積物則會使它們變成化石。然而，對那些試圖從骨骼堆中厘清史前細節(jié)的專家來說，這些看似巨大的科學寶庫卻有讓他們大傷腦筋的一面。

?

“我們面前的骨床中有多少只恐龍？”這個問題可能看似簡單，但古生物學家卻不這么認為。無論每具恐龍骨架有多大，它們都是由200多塊骨頭組成的。當這些骨床在侏羅紀晚期被沖積堆疊后，其中的骨骼只有很少能保持完整。細菌腐蝕、食腐動物吞食及攜帶泥沙的洪水的沖擊，都會使殘骸支離破碎。比如在美國猶他州中部的克利夫蘭勞埃德恐龍采石場（Cleveland Lloyd Dinosaur Quarry）等地，古生物學家就找不到完整的、仍然相互連接的骨骼。而他們僅憑在當?shù)匕l(fā)現(xiàn)的46副異特龍的左股骨或大腿骨化石，就估計這個遺址至少有46具異特龍的遺骸。

?

然而，上述估計只能體現(xiàn)最低數(shù)量，因為有些動物的左股骨可能已經(jīng)丟失。類似情況也適用于其他史前骨床。德國波恩大學研究生凱莉·維爾斯馬-魏安德（Kayleigh Wiersma-Weyand）說：“到目前為止，區(qū)分骨骼所屬的個體主要是基于這些骨骼被發(fā)現(xiàn)時是否仍有關節(jié)連接或者緊密相連?！蓖ǔＧ闆r下古生物學家會假設：在相鄰的發(fā)掘區(qū)間內，來自同一物種或等大物種的骨骼都屬于同一只動物，但目前還沒有辦法可以有效驗證這種觀點。如今，維爾斯馬-魏安德和同事提出了一種解決方案，他們希望通過顯微鏡觀察骨骼內部結構，分辨不同骨骼間的關系。相關研究發(fā)表在《電子古生物學》（Palaeontologia Electronica）雜志上。

?

長期以來，古生物學家十分關注美國懷俄明州的豪-斯蒂芬斯和豪·斯科特采石場（Howe-Stephens and Howe Scott Quarries）。但是就像美國西部其他著名的出產(chǎn)侏羅紀化石的區(qū)域一樣，這里的遺骸在被埋入地下以前就已經(jīng)被打散了。然而，通過檢查骨骼內部的細微結構，研究人員或許可以匹配這些零散的骨頭，從而識別它們之間的聯(lián)系。

?

研究小組在長頸蜥腳類恐龍（sauropods）上取樣，小心地將肢骨化石切成薄片，然后放在顯微鏡下研究。(如果處理得當，即便經(jīng)過這樣的采樣過程，還是可以保留骨頭的完整結構。)他們的研究首次結合了幾種不同類型的微觀結構分析方式，從而可以更好地縮小范圍，確定哪些骨骼屬于同一個體。這項技術會仔細檢查多項特征，比如骨骺線，骨骼組織中血管經(jīng)過的開孔，以及新組織生長取代舊組織時形成的環(huán)狀結構（circular structure）。

?

“我認為，在解決這種普遍存在的問題時，這是一種聰明的方法?！泵绹⒌聽柗拼髮W古生物學家邁克爾·迪埃米克（Michael D'Emic，并未參與這項研究）說。畢竟，研究人員很難判斷某塊特定的骨頭是與當?shù)匕l(fā)現(xiàn)的其他骨頭屬于同一個個體，還是屬于另一只恐龍。對于幾十年前就復原成型的歷史藏品而言，這點表現(xiàn)得尤為明顯。因為在博物館里展出的有些恐龍是由來自同一地點的多塊骨頭拼接而成的，研究人員無法核實組成這只恐龍的各個部分到底屬于同一只還是來自多只不同的動物。如果博物館允許進行必要的骨骼取樣，“這篇論文就可以為確定骨頭的歸屬提供全新的方法?！钡习Ｃ卓苏f。

?

在數(shù)十年的研究中，科學家深入分析了恐龍骨骼如何記錄自身生長和生活過程中的信息。維爾斯馬-魏安德說，之前的研究重點是不同地點的不同骨骼，“但是我們現(xiàn)在可以把之前普遍適用的方法應用到特定的恐龍化石上?！?/p>

?

以一只蜥腳類恐龍為例，它的綽號叫“馬克斯”（Max），幾乎所有的部分都是從一堆散亂的骨頭中找出來的。當時兩塊小腿骨是連在一起的，但其他孤立的骨頭真的屬于這只需盔龍（Galeamopus）嗎？研究人員發(fā)現(xiàn)，許多關節(jié)脫離的骨頭與那段關節(jié)相連的骨頭在結構細節(jié)上相匹配，說明它們同屬一個個體?？茖W家也發(fā)現(xiàn)，有些骨骼僅僅根據(jù)外形就被歸為“馬克斯”的了，但實際上這些骨頭屬于其他動物。因此，在“馬克斯”死亡1.48億年后，科學家成功縮小了范圍，準確找出了真正屬于它的骨架。

?

這項研究確實存在某些局限性。西科羅拉多博物館古生物學家朱莉婭·麥克休（Julia McHugh，并未參與這項研究）說：“單具骨骼的不同部位也具有不同的生物力學限制，并保留著略微不同的生物力學屬性?！本S爾斯馬-魏安德也承認這種差異，但她同時指出，他們的研究方法能更好確定哪些骨頭不屬于同一個體。從關節(jié)仍然連接在一起或者彼此緊密關聯(lián)的骨骼著手，有助于設立基線，進一步推測其他骨頭的歸屬關系。可以說，顯微分析綜合了多種不同類型的分析方式，是檢驗骨頭是否屬于同一只動物的最有效的手段。

?

麥克休表示，利用微觀結構確定特定恐龍骨頭的歸屬，不僅可以更好地估計研究區(qū)域中恐龍的數(shù)量，還可以開發(fā)其他用途，而不僅局限在恐龍研究上。她表示，無論它們是侏羅紀恐龍還是其他哺乳動物的化石，“這種方法都有助于確定單個骨床上種群的年齡信息”。

?

維爾斯馬-魏安德說，這種方法還有一個優(yōu)點，它有助于揭示這些遺骸是如何被帶到當前位置的。例如，面對一條已經(jīng)石化的河道，將骨骼與特定的恐龍進行匹配，可以幫助古生物學家確定它們被埋沒時水流的方向。這種方法能夠重建骨床形成的關鍵過程，也能確定骨床是記錄了一次還是多次埋藏事件。

?

“這很令人振奮！”威斯康星大學奧什科什分校的古生物學家約瑟夫·彼得森（Joseph Peterson，并未參與這項研究）說，“能夠重建不同骨骼在埋藏環(huán)境中被拉至關節(jié)脫離的過程，就能將現(xiàn)代法醫(yī)和犯罪現(xiàn)場分析引入古生物學研究。”


關注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復【最新活動】，了解近期科普活動
回復【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復【研學營】，了解最新科普研學營
回復【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復【團體定制】，了解最新團體定制活動
回復【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復【觀鳥知識】，學習觀鳥相關科普知識
回復【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情