重回恐龙灭绝的那一天

某个周日一天翻译的成果。很不错的故事,尽管还远不是定论……
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  想象一下,在6600万年前的某个晚上,你站在北美的某个地方仰望天空,你很快就能发现一颗很像星星的东西,如果你观察一两个小时,会发现这颗星星的亮度不断增加,而几乎没有移动位置,最后你会发现,它并不是一颗恒星,而是一颗小行星,正在以每小时7.2万公里的速度撞向地球。

  60小时后,小行星撞上了地球。

  大气层炸开了一个洞,空气被压缩并剧烈加热,同时产生超音速冲击波,这颗小行星撞击了今天墨西哥尤卡坦半岛附近的浅海。

  那一刻,白垩纪结束,古近纪开始了。

  几年前,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家使用当时世界上最强大的计算机之一,所谓的“Q机”,来模拟这次撞击的影响,结果显示,在撞击地球的两分钟内,这颗至少有9.6公里宽的小行星砸出了一个大约29公里深的陨石坑,并将25万亿公吨的碎屑抛入大气层。

  想象一颗小石子丢到池塘里的情景,然后再放大到行星尺度上。当地壳反弹时,一座比珠穆朗玛峰还高的山峰短暂出现,撞击所释放的能量是广岛原子弹的十亿倍以上,但这件事看起来一点也不像具有标志性蘑菇云的核爆炸。

  相反,小行星的最初爆裂形成了巨大的熔融物质喷射物,从大气中喷出,其中一些呈扇形散布到北美,大部分物质的温度是太阳表面温度的好几倍,一千多公里内的一切都被点燃,此外,地表岩石被快速加热融化溅起,向外扩散,形成无数炽热的玻璃陨石,覆盖了西半球。

  一些喷出物脱离了地球的引力,进入了围绕太阳的不规则轨道,在数百万年的时间里,这些物质的一部分到达了太阳系的其他行星和卫星,火星上出现了许多这种碎片——就像在地球上发现被远古小行星撞击到高空的火星碎片一样。

  有大量撞击碎片可能落在了土卫六“泰坦”、木卫二“欧罗巴”和木卫四“卡利斯托”上,数学模型显示,这些漂浮的碎片中至少有一部分仍然含有活的微生物。因此,这颗小行星可能在整个太阳系播下了生命的种子,尽管它蹂躏了地球上的生命。

  那颗小行星在撞击之后蒸发了。它的物质与蒸发的地球岩石混合在一起,形成了一股炽热的烟柱,在坍缩成白炽尘埃柱之前,这股烟柱一直延伸到月地距离的一半。

  计算机模型显示,在撞击点2400公里范围内的大气由于碎片风暴而变得炽热,引发了巨大的森林火灾,当地球旋转时,空气中的物质聚集在地球的另一边,在那里坠落并点燃了整个印度次大陆,对最终覆盖地球的火山灰和煤烟层的测量表明,大火吞噬了全球约70%的森林。

  与此同时,撞击造成的巨大海啸席卷墨西哥湾,撕裂了海岸线,有时会将数百米的岩石碎片推到内陆,然后又把它们吸回深海,留下石油工人在深海钻探过程中有时会遇到的杂乱沉积物。

  破坏才刚刚开始。

  科学家通过计算机模型、岩屑层的实地研究、化石和微化石,以及许多其他线索对灭绝速率进行估计,但仍然对许多细节争论不休。

  总体来看,这是一场毁灭性的撞击。

  撞击产生的灰尘和煤烟使阳光无法照射到地球表面长达数月之久。光合作用几乎完全停止,大部分陆地植物和海洋浮游植物死亡,这导致大气中的氧气含量骤降,大火熄灭后,地球陷入了一段寒冷时期,甚至可能是深度冻结,地球海洋和陆地的食物链都崩溃了,大约75%的物种灭绝,超过99.9999%的生物死亡,碳循环停止。

  地球本身变得不适合生命生存。当小行星撞击地球时,石灰岩层蒸发,向大气中释放出一万亿吨二氧化碳、一百亿吨甲烷和一亿吨一氧化碳;这三种都是强大的温室气体。撞击还使硬石膏岩石蒸发,将10万亿吨硫化物喷射到高空。硫与水结合形成硫酸,然后以酸雨的形式落下。酸雨的威力可能足以使任何存活下来的植物叶子脱落,并使土壤中的养分流失。

  今天,小行星撞击所沉积的碎片、灰尘和烟灰层以一道黑色条纹保存在地球沉积物中,厚度和一本笔记本相当。这就是KT界线层,标志着白垩纪和第三纪的分界线(现在第三纪已经被重新定义为古近纪,但“KT”一词仍然保留)。在白垩纪晚期,大范围的火山活动向大气中喷出大量的气体和尘埃,空气中二氧化碳的含量远远高于我们现在呼吸的空气,当时盛行热带气候,地球上可能完全没有冰,然而,科学家对当时的动植物知之甚少,他们一直在寻找尽可能靠近KT界线层的化石沉积物。

  古生物学中一个重要谜团是所谓的“三米问题”。

  在一个半世纪的不懈搜寻中,科学家在KT界线层以下3米深的地层中几乎没有发现恐龙化石,KT界线层本身就代表着数千年的历史,因此,许多古生物学家认为恐龙早在小行星撞击地球之前就已经走向灭绝,原因可能是火山爆发和气候变化,其他科学家反驳称,“三米问题”仅仅反映了找到化石有多难,他们坚持认为,科学家迟早会发现离毁灭时刻更近的恐龙。

  地球生命史上最重要问题之一的答案就被锁定在KT界线层中。如果你像许多生物学家一样,把地球看作一个活的有机体,那么白垩纪晚期的这颗小行星就像一颗子弹一样,使地球几乎死去,破译当天发生的事情不仅对解决三米问题至关重要,而且对解释我们作为一个物种的起源也至关重要。

德帕玛(右)和他的助手帕斯库奇在发掘现场德帕玛(右)和他的助手帕斯库奇在发掘现场
 

  罗伯特·德帕玛是一位默默无闻的古生物学家,现在是美国堪萨斯大学的博士生,他在没有任何机构支持,也没有任何合作者的情况下,在北达科他州的小城鲍曼发现了一处化石遗址。

  该遗址是美国中西部的地狱溪地质构造的一部分。在北达科他州、南达科他州、蒙大拿州和怀俄明州的部分地区,地狱溪地质构造露出了地表,其中包含了一些世界上最古老的恐龙化石层。在撞击发生的时候,地狱溪的景观由潮湿的亚热带低地和沿着内陆海岸的泛滥平原组成。这片土地上充满了生命,而且具有非常适合形成化石的条件,季节性的洪水和蜿蜒的河流可以迅速掩埋死去的动植物。

  恐龙猎人在19世纪末首次发现了这些丰富的化石层。1902年,纽约美国自然历史博物馆的著名恐龙猎人巴纳姆·布朗在这里发现了第一只霸王龙,引起了世界轰动。一位古生物学家估计,在白垩纪时期,地狱溪存在着大量的霸王龙,它们就像塞伦盖蒂草原上的鬣狗。这里也是三角龙和鸭嘴龙的家园。

  地狱溪构造的形成横跨白垩纪和古近纪,至少在半个世纪前,古生物学家就知道当时发生过一次灭绝,因为恐龙化石都是在KT层之下发现的。这不仅适用于地狱溪,也适用于世界其他地方。在许多年里,科学家一直认为白垩纪—第三纪大灭绝不是什么大谜团:数百万年的火山活动、气候变化和其他事件逐渐杀死了许多生命形式。

  但是,在20世纪70年代末,一位名叫沃尔特·阿尔瓦雷茨的年轻地质学家和他的父亲,诺贝尔奖得主、核物理学家路易斯·阿尔瓦雷茨发现,KT界线层中具有地球稀有的铱元素,而且含量异常地高。

  他们提出,很可能是一颗巨大的小行星撞击地球引发了大规模灭绝,而KT界线层就是那次事件的碎屑,大多数古生物学家拒绝接受这个观点,但随着岁月的流逝,支持的证据越来越多,直到1991年,一篇论文宣布了确凿的证据,研究者在尤卡坦半岛发现了一个陨石坑,它的年龄合适,大小合适,地球化学特征也合适,一切都表明是小行星导致了全球性的灾难,陨石坑和小行星被命名为希克苏鲁伯,以靠近陨石坑中心的一个玛雅小镇命名。

  1991年那篇论文的作者之一大卫·克林对撞击的破坏性感到震惊,以至于他后来积极呼吁建立一个识别和消除威胁性小行星的系统。“以下说法是毫无疑问的:地球将再次被一颗希克苏鲁伯大小的小行星撞击,除非我们改变它的方向,”他说,“即使是一块300米大小的岩石也会终结全世界的农业。”

  2010年,来自多个科学领域的41名研究人员在一篇具有里程碑意义的科学文章中宣布:一颗巨大的小行星撞击地球导致了这次灭绝,问题似乎得到了解决,但反对这一观点的呼声依然很高,该假说面临的主要矛盾是大规模的德干暗色岩火山爆发。

  这次爆发向大气中喷射了大量的硫和二氧化碳,导致气候变化。喷发开始于小行星撞击之前,并在撞击之后继续,持续了数十万年,这是地球历史上规模最大规模的火山喷发之一,将近130万平方公里的地球表面掩埋在1.6公里深的熔岩中,支持者辩称,KT界线层下方3米的空隙,证明了在小行星撞击地球时,大规模灭绝正在进行之中。

  2004年,当时22岁的古生物学本科生德帕玛开始在地狱溪地层中一处小遗址挖掘,这里曾经是一个池塘,沉积物由非常薄的沉淀物层组成。通常,一个地质层可能代表数千年或数百万年,但德帕玛指出,每一层沉积物都是在某一次暴风雨中形成的。

  “我们可以看到树上什么时候发芽,”他说,“我们可以看到柏树在秋天落下针叶。我们可以实时体验这些过程。”仔细观察这些岩层就像在翻阅一本古代史书,书中薄薄的一页就记载了几十年的生态学。德帕玛的指导老师、已故的拉里•马丁敦促他寻找一个类似的遗址,但其地层要更接近KT界线层。

  2012年,德帕玛在寻找新的池塘沉积物时,听说一位私人收藏家在北达科他州鲍曼附近的牧场上偶然发现了一块不寻常的土地(地狱溪的大部分土地都是私人所有,牧场主会把开采权卖给任何愿意支付可观报酬的人,包括古生物学家和商业化石收藏者),2012年7月,收藏家带德帕玛参观了这个地方,并且欢迎他前来发掘。

德帕玛发现的一块鱼鳍化石德帕玛发现的一块鱼鳍化石
 

  一开始德帕玛非常失望,他希望找到和他之前挖掘过的一样的地方:一个古老的池塘,有着细粒度的化石层,跨越许多季节和年份,但这个地方正好相反,所有东西都是在一次洪水中沉积下来的,不过,当德帕玛环顾四周时,他看到了希望,洪水迅速将一切淹没,因此标本保存得很好,他发现了许多完整的鱼,这在地狱溪的地层中十分罕见,他觉得如果小心处理的话,就能把它们完整地捞出来,德帕玛同意按他在那里工作的每个季节付给牧场主一定的报酬。

  第二年7月,德帕尔玛回来对遗址进行了初步挖掘。他开始铲去发现鱼化石所在地方上面的土层。这种“覆盖层”通常是在化石动物生活年代很久之后沉积下来的物质,不会引起古生物学家的兴趣,而且通常被丢弃。但是,德帕玛注意到,这些土层中有灰白色的斑点,看起来像沙粒,但在放大镜下,这些斑点呈微小的球状和细长的水滴状。“我想,天哪,这些看起来像微玻陨石!”德帕玛回忆道。

  微玻陨石是一种玻璃微粒,当熔融的岩石被小行星撞击后溅到空中,凝固后落回地球时形成的,该遗址似乎含有数以百万计的微玻陨石。

  当德帕玛小心翼翼地挖掘时,他开始发现一系列不同寻常的化石,它们都非常精致,保存得非常好。里面有交错纠缠的植物,有成片的原木,鱼被困在柏树的树根之间,树干上挂满了琥珀。

  一般而言,大多数化石最终都会被上覆岩层的压力压扁,但这里的化石都是三维的,包括鱼类在内,它们在同一时刻被包裹在沉积物中,而沉积物刚好起到了支撑作用。你可以看到鱼的皮肤,看到背鳍笔直地伸到沉积物中。

  在挖掘的时候,德帕玛渐渐明白了他眼前这一切的重要性。如果这个遗址如他所想,那就意味着他获得了本世纪最重要的古生物学发现。

  德帕玛在佛罗里达州的博卡拉顿长大,从小就对骨头和骨头背后的故事很着迷。他说:“在三四岁的时候,我就从视觉上看到了单个骨骼,以及它们是作为一个系统组合在一起时的优美。”

  德帕玛的叔祖父安东尼是一位知名骨科医师,他一直庇护着德帕玛。“我每隔一个周末就去拜访他,给他看我的最新发现,”德帕玛说道。当他四岁的时候,德克萨斯州一家博物馆的人给了他一块恐龙骨头碎片,他把它带给了叔祖父。“他告诉我,骨头上所有的小疙瘩、粗糙的结节和突起都有名字,骨头也有名字,”德帕玛说,“我被迷住了”。六七岁时,在和家人去中佛罗里达旅行时,他开始寻找自己的哺乳动物骨骼化石。这些化石可以追溯到冰河时代的哺乳动物。九岁时,他在科罗拉多州发现了自己的第一块恐龙骨骼化石。

  高中时,德帕玛利用暑假和周末为达尼亚海滩的格雷夫斯考古和自然历史博物馆收集化石,制作恐龙模型并安装骨架。他把童年时期收集的化石借给博物馆展出,但2004年,博物馆破产,许多化石标本被送往一所社区大学,德帕玛没有文件证明他的所有权,而法院拒绝归还他的化石,这些化石有数百个,大多被锁在仓库里,无法公开展示和享用。

  由于对自己的收藏品被“浪费式的管理不善”感到失望,德帕玛采取了一些不同寻常的收藏做法。通常情况下,古生物学家会将标本的管理和照料工作交给保存它们的机构,但德帕玛坚持让他监督标本管理的合同条款,他从不在公共土地挖掘,因为他认为政府的繁文缛节过多,但是,没有联邦政府的支持,他必须自己承担几乎所有的费用,仅在地狱溪遗址的自付费用就达数万美元。他通过为博物馆、私人收藏家和其他客户安装化石、重建场景、铸造和销售复制品来帮助支付费用。

  有时候,父母也会提供点钱。“我勉强过得去,”德帕玛说。“如果要在得到更多的PaleoBond(一种用来把化石粘在一起的昂贵液体胶水)和更换空调过滤器之间做出选择,我选择的是前者。”现在德帕玛还是单身,和各种各样的恐龙模型一起住在一套三居室的公寓里。“很难有工作之外的生活,”他说道。

  德帕玛对自己研究藏品的控制是有争议的。化石是一项大生意;富有的收藏家可以为一件稀有的标本支付数十万美元,甚至数百万美元。1997年,在苏富比的一场拍卖会上,一只昵称为“苏”的暴龙标本以830多万美元的价格卖给了芝加哥的菲尔德自然历史博物馆,美国市场充斥着非法走私而来的化石。

  但在美国,在私人财产上收集化石是合法的,买卖和出口化石也是合法的。许多科学家认为这种交易对古生物学是一种威胁,呼吁重要的化石应该放在博物馆里,不过,德帕尔玛坚持认为,他保留了“两个世界中最好的东西”,他将部分藏品存放在几家非盈利机构,包括堪萨斯大学、棕榈滩自然历史博物馆和佛罗里达大西洋大学;一些标本被暂时安置在不同的分析实验室里进行检测——所有的检测都在他的监督下进行。

  2013年,德帕尔玛发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文一度成为新闻。4年之前,他和野外助理罗伯特·菲尼在地狱溪发现了一枚奇怪的多结节骨化石,经鉴定是白垩纪鸭嘴龙尾巴上的两块融合的椎骨。德帕玛认为这块骨头可能生长在一个异物周围,并将异物包裹了起来。他把化石带到堪萨斯州的劳伦斯纪念医院,那里的一位CT技术人员在午夜机器闲置的时候免费对化石进行了扫描,结果发现,结节内是一颗破碎的霸王龙牙齿;鸭嘴龙被霸王龙咬伤后逃走了。

  这一发现帮助推翻了古生物学家杰克·霍纳重新提出的一个古老假说,即霸王龙只是一种食腐动物。霍纳认为,霸王龙速度太慢,行动迟缓,手臂太细,视力太差,无法捕食其他动物。当德帕玛的发现被国家媒体报道时,霍纳将其斥为“猜测”,仅仅是“一个数据点”,他提出了另一种假设:霸王龙可能不小心咬到了一只熟睡的鸭嘴龙的尾巴,以为它已经死了,然后当意识到自己的错误时就“后退”了,德帕玛认为霍纳的说法很荒谬。当时,他对《洛杉矶时报》说:“食腐动物不会在发现食物时,突然意识到它是活的。”后来霍纳最终承认,霸王龙可能是在捕猎活的猎物。

  德帕玛回忆起发现的那一刻。那年夏天早些时候,他取出的第一块化石是一条1.5米长的淡水匙吻鲟,匙吻鲟至今还活着,它们有一个长长的骨质吻部,用来在浑浊的水中寻找食物,当德帕尔玛拿出化石时,他在化石下面发现了一颗来自巨型海洋食肉爬行动物沧龙的牙齿。

  他很好奇,淡水鱼和海洋爬行动物怎么会在同一个地方出现,这里在离最近的内海至少有几公里(当时,一处被称为“西部内陆海道”的浅水内海,从墨西哥湾一直延伸到北美的部分地区),第二天,他发现了一条宽60厘米的海鱼尾巴,看上去像是被人从鱼身上猛地扯下来一样,通常来说,如果这条鱼死了一段时间,它的尾巴就会腐烂、断裂,但这块化石几乎完好无损。

  于是德帕玛认为,它是在死亡时或死后不久从其他地方被运送过来的。就像沧龙的牙齿一样,不知怎的,它最终离开了发源地大海,来到了数英里之外的内陆,德帕玛说:“当我发现这一点时,我想,不可能,不可能是这样的。”这些发现暗示了一个非同寻常的结论,他还没有做好接受的准备,“当时我有98%的信心”。

  接下来一天,迪帕尔玛注意到沉积物中保存着一个小“涟漪”。它的直径约为8厘米,看起来像是一个陨石坑,是一个物体从天上掉进泥里形成的。在以往的化石记录中也有类似的现象,成因是冰雹落入泥泞的表面。当德帕尔玛刨开浅坑的横截面时,他在底部发现了一个东西——不是冰雹,而是一个白色的小球。

  这是一颗微玻陨石,直径约3毫米,是古代小行星撞击地球所产生的尘降物,继续挖掘,他又发现了许多小坑,底部都有微玻陨石。玻璃经过数百万年变成粘土,这些微玻陨石现在是粘土,但有些仍然有玻璃般的内核,他早先发现的微玻陨石可能是由水携带而来,但这些微玻陨石被困在它们坠落的地方——德帕玛认为,这一定就是灾难发生的那一天。

在一个半世纪的不懈搜寻中,科学家在KT界线层以下3米深的地层中几乎没有发现恐龙化石在一个半世纪的不懈搜寻中,科学家在KT界线层以下3米深的地层中几乎没有发现恐龙化石
 

  “当我看到这些的时候,我就知道这不是普通的洪水沉积,”德帕玛说,“我们不仅是在KT界线层附近——整个场地都是KT界线层!”通过对地层的测绘,德帕尔玛推测,一股巨大的内陆涌浪淹没了一个河谷,淹没了他们所在的低洼地区,这可能是小行星撞击引发海啸横扫西部内陆海道的结果。

  当水流变慢时,它在旅途中所捕获的一切都堆积在水面上,然后很快被埋进淤泥中并保存下来:死去的和正在死去的生物,包括海洋生物和淡水生物;植物、种子、树干、根、球果、松针、花和花粉;各种贝壳、骨头、牙齿和卵;微玻陨石、冲击矿物、微小的钻石、富含铱的尘埃、灰烬、木炭和挂着琥珀的木头。随着沉积物的沉淀,玻璃微粒像雨点一样落在泥里,先是最大的,然后越来越小,直到像雪花一样飘落。

  “整个KT事件都保存在这些沉积物中,”德帕玛说:“有了这些沉积物,我们可以描绘出白垩纪大灭绝那天发生了什么。”此前科学家从来没有发现过像这样的古生物遗址,如果德帕玛的假说被证明是正确的,那么这个遗址的科学价值将无比巨大。

  当沃尔特·阿尔瓦雷茨参观这处遗址时,他惊呆了。“这确实是一个无与伦比的遗址,”他说道,并且表示“它无疑是迄今为止发现的最好的遗址之一,可以告诉我们撞击当天发生了什么。”

  化石床由几十层薄薄的泥和沙组成。再往下逐渐演变成一个更混乱的沙砾带,其中含有更重的鱼类化石、骨骼和更大的微玻陨石,这一层之下是坚硬的砂岩表面,也就是该遗址的原始白垩纪基岩,大部分被洪水冲刷得很光滑。

  古生物学是一项令人抓狂的工作,其进展通常以毫米为单位。德帕玛和助理鲁迪·帕斯库奇躺在烈日下,眼睛离土墙只有几厘米远,然后开始挖掘。

  德帕玛偶尔会发现一些小型植物化石,包括花瓣、树叶、种子、松针和树皮碎片等。其中许多只是泥土上的印痕,一暴露在空气中就会裂开、剥落,他迅速地喷上PaleoBond,浸透化石,使其粘在一起。有时他会用另一个技术,在化石崩解之前把石膏倒上去,从而保存化石的图案。

  接着,他发现了一片完美的叶子,旁边还有一颗松果的种子——类似的发现已经很多,他又发现了三个小陨石坑,里面有微玻陨石,他用刀片挖出了一小块棕色骨头——一个不到四分之一英寸长的下颚。他用手指捧着它,用放大镜仔细端详。

  “哺乳动物,”他说。“它被埋葬的时候已经死了”。几周后,他在实验室里确认这块下颚可能属于包括我们人类在内的灵长类动物的远亲。

德帕玛的发现可能填补了化石记录中的空白德帕玛的发现可能填补了化石记录中的空白
 

  半小时后,德帕玛发现了一根大羽毛。对他来说,这里每天都是圣诞节。他用精准的动作把羽毛露出来。这是泥层上一个清晰的印痕,大概有33厘米长。“这是我的第9根羽毛,”他说,“在地狱溪发现的第一批羽毛化石。我认为这些是恐龙的羽毛,但还不确定。

  不过这些都是原始的羽毛,大多数都有一英尺长。地狱溪没有这么大,羽毛这么原始的鸟类,更保守地说,这是一种已知的恐龙,很可能是兽脚亚目恐龙,也可能是迅猛龙。”他继续挖着。“也许我们能找到这些羽毛所属的猛禽,但我对此表示怀疑。这些羽毛可能是从很远的地方飘来的。”

  德帕玛挖出了一块鱼鳍化石的边缘。后来证实,这条鱼几乎有1.8米长。德帕玛探测了它周围的沉积物,确定它的位置,以更好地取出来。当更多的鱼化石出土后,我们可以清楚地看到,这条鱼60厘米长的吻部已经折断,可能是被洪水冲到水下时,撞到了沉在水中的南洋杉树枝,德帕玛还注意到,现场的每条鱼都是张着嘴死去的,这可能表明它们是在充满沉积物的水中窒息而死。

  越来越多的羽毛、树叶、种子和琥珀被挖掘出来。德帕玛甚至发现了一个哺乳动物的洞穴。后来他将洞穴包裹在沉积物中,完好无损地取了出来。通过对下颚化石的分析,他认为这是一种有袋类动物。也许它在小行星撞击和洪水中幸存了下来,为了躲避冰冷的黑暗,在泥里挖了个洞,然后就死了。

  在一块琥珀里还保留有两个撞击颗粒,这是另一个里程碑式的发现,因为琥珀保存了它们的化学成分。其他所有微玻陨石的元素暴露了数百万年,都发生了化学变化。他还发现了许多美丽的蓝丝黛尔石,一种与小行星撞击有关的六方金刚石。当一颗小行星上的碳被剧烈压缩,结晶成数万亿颗微小的颗粒,然后被喷到空气中并向下飘落时,就形成了这种物质。

德帕玛在遗址中采集的岩心样品,该遗址可能保留着白垩纪末期小行星撞击的地质记录德帕玛在遗址中采集的岩心样品,该遗址可能保留着白垩纪末期小行星撞击的地质记录
 

  渐渐地,德帕尔玛逐渐拼凑出了这场灾难的可能图景。

  到洪水淹没现场时,周围的森林已经陷入火海,因为在现场发现了大量的木炭、烧焦的木头和琥珀。海水到达时并不是纯粹的波浪,而是一个强大的、翻滚的上升水体,充满了迷失方向的鱼类、植物和动物残骸。德帕玛推测,这些残骸将随着海水的放缓和退去而沉积下来。

  德帕玛还列举了现场的其他发现:几个被淹没的蚁巢,被淹死的蚂蚁还在里面,一些洞穴充满了微玻陨石;一个可能的胡蜂洞穴;另一种哺乳动物的洞穴,有多条隧道和走廊;鲨鱼的牙齿;大海龟的股骨;至少三种新鱼类;一片巨大的银杏叶和一种与香蕉关系很近的植物;十几种新的动植物,等等。

  沉积物底部,在沉重的砾石和微玻陨石中,德帕玛鉴定出了已知地狱溪构造中几乎所有恐龙类群的破碎牙齿和骨骼,包括孵化遗迹,还有此前被认为只有在远低于KT界线层之下才能发现的翼龙。他发现了一个完整的,未孵化的含胚胎恐龙蛋,这是具有巨大研究价值的化石。这枚恐龙蛋和其他遗骸表明,在那个灾难性的日子到来时,恐龙和其他主要爬行动物可能并没有濒临灭绝。德帕玛可能一举解决了三米问题,填补了化石记录的空白。

  在2013年的实地考察季节结束时,德帕玛确信该遗址是由小行星撞击引发的洪水造成的,但他缺乏确凿的证据证明这就是6600万年前的希克苏鲁伯撞击。这一切也有可能是另一次发生在同一时间的小行星撞击造成的。“非凡的发现需要非凡的证据,”德帕玛说道。

  如果他发现的微玻陨石与来自希克苏鲁伯小行星的微玻陨石具有相同的地球化学性质,那么他就有了强有力的证据。希克苏鲁伯微玻陨石矿床十分稀少;1990年发现的最好的化石来源是海地的一个小露头,位于一条公路边的悬崖上。

  2014年1月下旬,德帕玛前往海地收集微玻陨石,并将其与地狱溪的微玻陨石一起送到加拿大的独立实验室,用相同的设备,同时对样品进行分析。结果表明,二者具有近乎完美的地球化学匹配性。

  在德帕玛取得发现后的最初几年里,只有少数科学家知道这一切。其中一位是大卫•伯纳姆,德帕玛在堪萨斯大学的论文指导老师。伯纳姆认为,德帕玛的遗址至少会让科学家们忙上半个世纪。

  2016年9月,德帕玛在科罗拉多州举行的美国地质学会年会上简要介绍了这一发现。他只提到他在KT大洪水中发现的沉积物,里面有玻璃液滴、受冲击的矿物质和化石,他把这个地方命名为坦尼斯,以埃及古城命名。

  1981年的电影《夺宝奇兵》中曾提到坦尼斯是约柜的安放之所。在真实的坦尼斯古城,考古学家发现了三种文字系统的铭文,就像罗塞塔石碑一样,这些铭文在古埃及语的翻译中起到了至关重要的作用,德帕玛希望他的发现也能够帮助解释撞击发生后的第一天发生了什么。

  这次报告虽然内容有限,却引起了一阵骚动。纽约石溪大学海洋与大气科学学院教授柯克·科克伦回忆说,当德帕玛展示他的发现时,观众们都惊讶得倒吸了一口冷气。一些科学家对此持谨慎态度。史密森国家自然历史博物馆馆长柯克·约翰逊对地狱溪地区很熟悉,自1981年以来一直在那里工作。

  他说:“在那次讲演之后,我非常怀疑,我认为这些是伪造的。”约翰逊一直在绘制地狱溪KT界线层的地图。他指出,他的研究表明坦尼斯遗址至少在KT界线层以下13.7米,可能比KT层早10万年。

  一位著名的西海岸古生物学家、KT事件的权威人士说:“我对这些发现持怀疑态度。他们以各种不同的方式在会议上提出了各种不同寻常的主张。他可能偶然发现了一些惊人的东西,但他又以小题大做而闻名。”他以德帕玛关于达科塔盗龙的论文为例,指出文中的骨骼化石基本上是在同一个区域采集的,其中一些是恐龙化石,另一些则是海龟的一部分,而德帕玛把它们放在一起作为同一个动物的骨骼。这位科学家还认为坦尼斯遗址过度保密,使外界科学家难以评估德帕玛的说法。

  在美国地质学会的讲演之后,德帕玛意识到他的坦尼斯事件理论存在一个根本性的问题。小行星撞击引发的海啸即使以每小时160多公里的速度移动,也要花好几个小时才能到达3200公里以外的遗址现场,而雨点般的微玻陨石本应该在撞击后不到一小时就袭击该地区,然而,微玻陨石似乎落入了一场活跃的洪水之中。

德帕玛说,整个KT事件都保存在这些沉积物中,有了它们,我们可以描绘出白垩纪大灭绝那天发生了什么  德帕玛说,整个KT事件都保存在这些沉积物中,有了它们,我们可以描绘出白垩纪大灭绝那天发生了什么
 

  时机完全错了。

  这不是古生物学的问题,而是一个地球物理学和沉积学的问题。德帕玛的合作者扬·斯密特是一位沉积学家,另一位与他共享数据的研究人员马克·理查兹是华盛顿大学的地球物理学家。他们在计算之后意识到,小行星撞击引发的海啸来得太迟,无法捕捉到落下的微玻陨石;由于移动距离太远,海浪也会急剧减弱,无法解释坦尼斯水位上涨了10米的原因。

  他们提出,这种波可能是由一种奇特的现象引起的,即“假潮”。在大地震中,地面的震动有时会导致池塘、游泳池和浴缸里的水来回晃动。理查兹回忆称,2011年日本地震发生后30分钟,在绝对平静、海啸无法到达的的挪威峡湾里,产生了奇异的1.5米高的假潮。

  理查兹此前曾估计,KT小行星撞击所造成的全球地震可能比人类历史上所经历的最大地震要强1000倍。他由此估算出强烈的地震波会在撞击后6分钟、10分钟和13分钟到达坦尼斯遗址(不同类型的地震波以不同的速度传播)。剧烈的震动足以引发强烈的地震,几秒钟或几分钟后,第一批微玻陨石就会开始下落。

  随着假潮的进进出出,微玻陨石继续下落,一层又一层的沉积物将这些微玻陨石封住。简而言之,坦尼斯遗址并不是形成于撞击后的第一天,而是可能记录了撞击的第一个小时。这一假设如果是真的,那该遗址将比之前认为的更加不可思议。地球历史上最重要的60分钟的精确地质记录在几千万年后仍然存在,这实在令人难以置信。如果坦尼斯离撞击点更近或更远,这一美丽的时间巧合就不可能发生。这就像一段记录在精细岩层中的高清视频,历经沧海桑田后又呈现在人类眼前。

德帕玛和助手正在用石膏保存化石痕迹德帕玛和助手正在用石膏保存化石痕迹
 

  6600万年前的一天,地球上的生命几乎都走到了尽头。那次撞击之后的世界要简单得多,当阳光终于冲破阴霾,它照亮的是一片地狱般的景观。海洋空空如也,大地上漂浮着火山灰。森林被烧焦。由于温室效应的作用,寒冷变成了酷热。生命主要由海藻席和真菌组成。撞击之后的数年里,陆地上除了蕨类之外几乎没有其他植物覆盖。鬼鬼祟祟、像老鼠一样的哺乳动物生活在阴暗的下层植被中。

  然而,生命最终以新的形式出现,并再次繁盛。白垩纪—第三纪灭绝事件之所以继续吸引着科学家的兴趣,很大程度上是因为它给地球留下了一个生存的哲学提醒,在小行星撞击地球之前的上亿年间,哺乳动物数量很少,只能在恐龙脚边仓皇逃窜。

  但当恐龙灭绝时,哺乳动物获得了自由。在接下来的时代里,哺乳动物经历了适应性辐射的爆发,演化成各种各样令人眼花缭乱的生命形式,从微小的蝙蝠到巨大的雷兽,从马到鲸,从可怕的原始肉食哺乳动物到超大脑容量的灵长类,后者演化出了可以抓握的手,和能够看透时间的思维能力。

  “我们可以将人类的起源追溯到那次事件,”德帕玛说,“置身这个遗址,你会感觉亲临现场,亲眼目睹当时的一切,与那一天建立关联,这是一件很特别的事情。这是白垩纪的最后一天,往上一层就是第二天,就是古新世,那是哺乳动物的时代,我们人类的时代。”(任天)

 

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本文译自道格拉斯·普雷斯顿2019年4月8日发表于《纽约客》杂志的文章,标题是《地球死亡的那一天》(The Day the Earth Died),有删节。道格拉斯·普雷斯顿是一位写过不少古生物题材小说的作家,写了三十多本书。他最新的非虚构作品《猴神的失落之城》讲述的是在洪都拉斯雨林中发现的一个考古遗址。

世界上那些最大的老鼠

白云鼠(学名:Phloeomys pallidus),左为幼年个体白云鼠(学名:Phloeomys pallidus),左为幼年个体

  忘记那些愚蠢的“硕鼠”照片吧,让我们走近自然界中真正具有超常体型的啮齿类动物。

  如果要列出一个世界上最让人讨厌动物的清单,老鼠肯定会位列其中——特别是那些大只的老鼠。它们常常被视为疾病的携带者,在都市的阴暗角落成群结队地出没。最著名的老鼠物种是褐家鼠(学名:Rattus norvegicus)。屋顶鼠(学名:Rattus rattus,又称黑家鼠)也很常见,它们比褐家鼠稍大一些,二者在除南极洲之外的每个大陆上都有分布。

  在各种媒体上,我们似乎隔三差五就会看到哪里发现巨型老鼠的新闻,看到各种令人恐惧的大鼠图片。然而事实上,城市并不是世界上那些最大型老鼠的家园。

  “根本没有任何表明英国的褐家鼠体型在不断增大的证据,”英国哈德斯菲尔德大学的道基·克拉克(Dougie Clarke)解释道。克拉克是“超级老鼠”领域的权威专家,当然,“超级老鼠”并不是能够将突变的乌龟训练成忍者神龟的那位大师,而是指那些对害虫防治所用毒药有抵抗力的老鼠。

  “我们在研究中,对采集自英国各地的一百多只褐家鼠进行了测量,发现完全成年的抗灭鼠剂‘超级鼠’身体长度为26厘米,尾巴长25厘米,”克拉克说,“所以,它们与一般褐家鼠预期的体型没有什么差别。”

  “任何媒体报道中所谓的体型越来越大的老鼠,或者是图片拍摄的把戏,即把老鼠放在距离距离一个手臂远的地方,或者是拿着另一个逃逸的宠物鼠物种,”克拉克补充道。

  举例来说,2016年3月,在伦敦哈克尼区的一个操场上发现了一只巨大老鼠的尸体,据称它的体型就像在那里玩耍的孩子差不多。实际上,这是“强迫透视”的缘故,即靠近镜头的物体看起来比更远处的物体大很多,照片上这只老鼠看起来确实很大。怀疑者对实际场景中物体的距离进行了测量,发现所谓的巨型老鼠其实只是一般大小。

  不过,如果相关的小说作品能作为依据,那我们对巨鼠的着迷可谓源远流长。在福尔摩斯探案小说中曾经出现过的“苏门答腊巨鼠”已经成为永恒的经典。现实世界中,有两种老鼠可以作为“苏门答腊巨鼠”的原型。

博物馆里的大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)标本博物馆里的大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)标本
19世纪的雌性大竹鼠插画19世纪的雌性大竹鼠插画

  大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)从鼻尖到尾巴末端的长度可以达到50厘米。尽管总长度与褐家鼠差不多,但大竹鼠的尾巴长度只有12厘米。不出意外地,根据1936年出版的一份关于该物种的综述介绍,这种硕大的老鼠体重可达4千克,与一只家猫相当。

  另一种候选原型是山地大巽他鼠(学名:Sundamys infraluteus),不过存在一些争议。根据描述,这是一种生活在山地森林中的杂食性大型老鼠。在英国布里斯托尔大学从事啮齿类研究的拉克尔·洛佩兹·安托尼杨萨斯(Raquel López Anto?anzas)解释道:“山地大巽他鼠能长到60厘米,但重量很少超过0.5千克,因为它的身体形态与其他物种很不同。”

  任何有关啮齿类超常体型的讨论总会涉及南美洲的水豚,但其实它们更接近豚鼠而不是老鼠。为了避免误解,我们将探讨的物种都限定在鼠总科(Muridae)之内,其自然分布仅限于旧大陆。

在地雷探测训练中,一只非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)正接过奖赏在地雷探测训练中,一只非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)正接过奖赏

  非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)是鼠总科中最长的物种之一,从鼻子到尾端的体长能达到近90厘米,体重约为1.4千克。这种独特的体型特征使它们成为颇受欢迎的宠物。相比标准的花式大鼠——实际上就是驯化的褐家鼠——它们的重量大了三倍。

  除了为都市下水道巨鼠传说提供原型素材,从私人宠物爱好者那里逃逸出来的非洲大颊囊鼠还在美国佛罗里达礁岛群引发了担忧,在那里它们被宣布为入侵物种。它们还与2003年美国的一场猴痘爆发有关。

  然而,非洲大颊囊鼠在故乡非洲却不断赢得尊重。非政府组织Apopo对它们出色的智力和嗅觉进行利用,它们被称为“英雄鼠”,经过训练,它们能探测出地雷,甚至还能嗅出肺结核病。

  “尽管从灵敏性和智力的角度,大多数老鼠都能胜任这些工作,但我们选择了非洲大颊囊鼠,因为它们具有较长的寿命,并且适应非洲的环境条件,”坦桑尼亚地雷探测鼠训练员阿卜杜拉(Abdulllah Mchomvu)说,“它们有着非常灵敏的嗅觉,而且能够训练对特殊目标气味进行探测。对于和我一起工作的地雷探测鼠,它们的不仅体重还不足以触发地雷,而且体型较大,很容易操纵。”

  要想找到比非洲大颊囊鼠还大的物种,我们需要把目光投向亚洲,特别是那些具有独特生态平衡机制、允许超常体型突变保存下来的岛屿。

一只白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)一只白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)

  在菲律宾,生存着许多云鼠属物种,它们通常在树上活动。这其中,白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)的体型最大,能达到75厘米长,重量可达2.6千克。同样巨大的还有新几内亚的滑尾鼠(Mallomys,滑尾鼠属)。该属的一个物种于2009年在与世隔绝的博萨维死火山被发现,非正式名称是“博萨维毛鼠”,其长度达到82厘米,重量为1.5千克。

  在发现这一新物种之后,史密森尼学会的克里斯托弗·M·海尔根(Kristofer M. Helgen)就开始忙着整理滑尾鼠的记录。“最大的物种很可能是Mallomys gunung,分布在新几内亚岛西部非常高海拔的山地,重量约为2千克甚至更多,”他说道。

  在体型问题上,近期一项对岛屿老鼠的研究最为令人印象深刻。2015年,澳大利亚国立大学的朱利恩·路易斯(Julien Louys)及其同事在东帝汶发现了迄今为止最大老鼠的化石。据推测,这些已经灭绝的巨鼠在体型上与小狗差不多。

朱利恩·路易斯(Julien Louys)拿着他们团队发现的两块老鼠化石朱利恩·路易斯(Julien Louys)拿着他们团队发现的两块老鼠化石
两件发现于东帝汶的大型老鼠头骨化石两件发现于东帝汶的大型老鼠头骨化石

  研究人员鉴别出7种灭绝的巨鼠,最小的体重估计为1.5千克,最大的达到5千克,与一只迷你型腊肠犬相当。考古学家在岛屿上考察人类活动遗址时发现了它们的骨骼化石。很显然,这里的早期居民很喜欢吃这些老鼠,因为骨头上面还保留着烧焦和咀嚼的痕迹。不过,路易斯指出,即使有人类的捕猎,但这些老鼠还是与人类共存了约4万年时间。

  他把这些老鼠的灭绝与金属工具的引入联系起来,指出在人类开发当地著名的檀木时,它们的森林家园也遭到了严重破坏。如果情况确实如此,那这对今天的我们来说是一个警示。现存的许多大型鼠科物种都十分脆弱,它们都面临着栖息地退化的威胁。(任天)

原文链接:http://www.bbc.com/earth/story/20160407-the-worlds-largest-rats-are-the-size-of-small-dogs

犀牛的演化故事:它们如何征服世界

 

巨犀是一种已经灭绝的犀牛,曾经是最大的陆生哺乳动物

 

在超过5000万年的时间里,犀牛经受住了冰河时期的考验,无惧史前鬣狗和巨型鳄鱼等动物的挑战,在某段时期,它们还曾经是陆地上最大的动物。

让我们回到3000万年前,人类还要过很长一段时间才会出现。热带森林的面积在不断缩小,稀树草原则一直在扩张。在这些繁茂的草地上生活着一种早已灭绝的大型动物:巨犀。

巨犀(Paraceratherium)的肩高可以达到5米,体重可达20吨,是地球陆地上出现过的最大的哺乳动物。单是巨犀的头骨长度就超过1米,它们的脖子也比现在的犀牛长得多,有助于寻找树木高处的叶子。这种巨型生物曾活跃在现今东欧到中国的广阔平原上。

巨犀的惊人体型,及其广泛的分布范围,向我们展示了犀牛家族曾经的辉煌。在将近5000万年的历史中,巨犀堪称是犀牛演化故事的顶点。犀牛跨越了不同的大陆,直面史前鬣狗和巨型鳄鱼的挑战,经受住了冰河世纪的严酷考验。事实上,它们的故事早在恐龙灭绝后不久就已经开始,那时候地球大部分还是炎热的热带气候。

在地球的稀树草原不断扩张时,犀牛也逐渐繁盛起来

想象一下,在如今亚洲、欧洲和北美洲的大部分地区,曾有一段时间覆盖着茂密的森林。这是地球历史上十分温暖的时期,被称为始新世。始新世从5500万年前开始,在3400万年前结束,犀牛的第一次出现就在这一时期。

犀牛属于奇蹄目,这个门类的动物都具有蹄,而且最关键的是它们的后肢趾数为奇数。目前科学家对奇蹄目的演化还知之甚少。2014年的一项研究认为,奇蹄目在5500万年前首次出现,地点在今天的印度,当时的印度次大陆还没有与亚洲相连。已经明确的一点是,早期奇蹄目动物是犀牛,以及所有现生的马、斑马和貘的祖先。

始新世的犀牛与今天的犀牛有很大不同。例如,两栖犀类(amynodont)没有长角,外形很像今天的貘——与猪很像,但四肢较长。两栖犀科的一类成员,后两栖犀属(metamynodon)的动物就更像今天的河马,而且大部分之间都生活在水里。分布于北美、欧洲和亚洲的蹄齿犀类,以我们今天的眼光来看,它们根本不像犀牛,而是像肥壮的马驹。

一些古代犀牛的外形很像今天的貘

亚洲的蹄齿犀类可能最终演化成了一些庞大的巨兽,比如巨犀。这种体型上的突然增大发生在地球历史的下一个阶段——渐新世。

对于渐新世犀牛体型为何如此巨大的原因,目前古生物学家还没有完全搞清楚。英国自然历史博物馆的杰里·胡克(Jerry Hooker)认为,这可能与开阔栖息地的面积越来越大有关。随着草原取代森林,犀牛需要行走更长的距离才能找到树叶作为食物。它们还需要尽可能获得树顶上的树叶,因为下方的植被不够茂盛。

“今天的长颈鹿在非洲十分成功,大象也是,因为它们具有高大的身躯,可以远眺,”杰里·胡克说,“它们常常行走很长的距离寻找食物。”相对于庞大的体型,巨犀的四肢显得纤细许多,也不如现生的犀牛粗壮。同渐新世的许多犀牛种类一样,巨犀也没有长角。而且,虽然体型庞大,但巨犀并非没有天敌。它们和其他大型史前犀牛一样,都是巨型鳄鱼的猎物。

艺术家笔下的一群巨犀

法国蒙彼利埃大学的古生物学家皮埃尔-奥利维尔·安多尼(Pierre-Olivier Antoine)发现了长达10米的巨型鳄鱼捕食大型犀牛的证据。“我们在巴基斯坦发现了许多,许多标本,”他说,“在大型犀牛的骨骼上,有巨型鳄鱼锥形牙齿的痕迹。”

在巴基斯坦发现的化石中,古生物学家鉴定出了一种鳄鱼,学名为Crocodylus bugtiensis。它的分布区域正是巨犀曾经活动的地方。这些鳄鱼是否经常捕食鳄鱼,以及是否具备捕食健康成年犀牛的能力,现在还不得而知。不过,它们的确可能会捕食进入水中的年幼犀牛,或者病弱个体。

安多尼还在犀牛化石上发现了特别的齿印,他认为这是半熊(Hemicyon)造成的结果。半熊是一种已经灭绝的掠食动物,外形介于狗和熊之间。显然,即使是体型庞大的犀牛,也要提防众多的捕食者。

半熊会捕杀史前的大型犀牛

今天我们已经看不到这些巨型的渐新世犀牛了。科学家还不清楚它们消失的确切原因,但可能的一个解释是,它们或许是在竞争中不敌被新出现的大象。

对巨型犀牛来说,大象是“非常糟糕的消息,”芬兰赫尔辛基大学的米克尔(Mikael Fortelius)说道,“作为陆地上的超大型食草动物,它们更有优势。它们的适应性更强,具有更多能力,象鼻就是一个令人赞叹的奇迹。”

如果大象种群繁盛起来,并阻碍了犀牛对主要食物资源的获取,那就可能给后者带来严重的威胁,因为它们每天需要吃掉数百公斤的植物。

大象在许多方面都胜过犀牛

杰里·胡克指出,巨型的哺乳动物从未进入过欧洲,那里的森林比其他大陆茂密得多。这片封闭的栖息地或许不适合大型犀牛,它们更习惯开阔的空间,因而没有继续向西扩展。

不过,即使数量出现了一些缩减,但犀牛种群依然十分繁盛。

从2300万年前开始,地球进入了一个新的纪元——中新世。地球的温度下降了大约4摄氏度。据安多尼介绍,中新世的岩层中保存了大量的犀牛化石,种类之多令人惊叹。

在法国西南部的Montréal-du-Gers,古生物学家在“同一个池塘”里发掘出了5种犀牛的化石,超过100个犀牛个体被复原。与此类似的,在巴基斯坦的布格蒂丘陵,安多尼发现了多达9种犀牛的化石。

法国的Montréal-du-Gers曾经是犀牛的家园

显然,犀牛在地球上曾一度十分繁盛,而且种类之间的形态和体型有很大的差别。例如,大唇犀(Chilotherium)就是一类十分类似河马的犀牛。它们具有从下颌上突出的獠牙,头部的体积很大。相比之下,大唇犀的骨架显得很小,它们似乎大部分时间都漂浮在水中。“我认为有明显的证据表明,它们其他方面的行为也和河马一样,”米克尔说,“它们生活在水中,取食河床上的草和其他植被。”

还有一种长着两只角的犀牛,称为并角犀(Diceratherium)。不过,它们的角并非前后排列,而是位于犀牛鼻子的两侧。

此外,犀牛家族中最具代表性的一个物种也可以追溯到中新世。板齿犀亚科(Elasmotherium)的犀牛在头部长出了巨大的独角。随着地球温度继续下降,经过数百万年时间,板齿犀属出现,其间还演化出了其他多个类群。

大唇犀的骨架

板齿犀能长到3米高,体型虽然小于巨犀,但它们最突出的特征是具有惊人的长角。犀牛的角不能形成化石,但有时候会在冰层中保存下来。目前古生物学家还没有发现板齿犀的角,但从头骨上的凹陷处可以推断出曾经连接着的巨大的角。我们不知道这根角有多大,古生物学家大多也不喜欢猜测其确切长度。不过,通常认为板齿犀的角长度能超过1米。

板齿犀出现在约250万年前,更新世即将拉开序幕。经过数百万年时间的降温,地球终于进入了大规模的冰河时期。冰层从北极一直扩展到了欧洲和北美的大部分地区。

并角犀的头骨化石

在这种严酷的环境下,犀牛演化出了厚厚的皮毛。我们不知道板齿犀是否覆盖着长毛,但很多动物确实如此。在冰河时期开始之前,青藏高原的犀牛可能已经演化出了长毛。

在中新世和更新世之间的时期被称为上新世,跨度为500万年前到250万年前。在这一时期,地球的大部分——除了南极洲——几乎都见不到冰雪。然而,由于海拔的原因,此时的青藏高原已经出现的冰峰。

板齿犀Elasmotherium sibiricum具有惊人的长角

2011年,一队古生物学家对在西藏发现的原始披毛犀的化石进行了描述。研究表明,披毛犀可能最早出现于青藏高原,然后在冰河时期开始的时候向西扩散。与许多史前犀牛不同,披毛犀可能相对更好认一些。它们长着前大后小的两只角,四肢粗壮,体型庞大。

然而,尽管拥有厚厚的皮毛,披毛犀并没有进入到冰雪覆盖的区域。它们还无法应对厚厚的积雪。在我们的想象中,冰河时期的长毛哺乳动物通常都被冰雪包围,但据伦敦大学皇家霍洛威学院的达尼埃尔(Danielle Schreve)介绍,这些动物通常无法在这样的环境中生存。

“这可能是它们灭绝的原因之一,”达尼埃尔说,“因为它们的身躯矮胖、紧凑,四肢相对较短,并不擅长在厚厚的积雪中移动,因此它们需要降雪相对较少的栖息地。”披毛犀可能不会凄凉地在雪地中缓慢行进,它们更可能生活在被称为“猛犸草原”(mammoth steppe)的环境中。那里的气候寒冷干燥,但生长着大量的草和灌木可供披毛犀食用。

青藏高原上可能演化出了披着长毛的犀牛

总而言之,披毛犀的境遇比起始新世和渐新世的祖先来艰难得多。达尼埃尔称,对许多犀牛物种来说,真正困难的生活开始于更新世。

一方面,在更新世末期,气候开始剧烈变动。在一个世代的时间内,温度就可能上升或下降多达10摄氏度。犀牛的繁殖速度缓慢,并且依赖稳定的食物来源,这样的气候变动是灾难性的。

捕食者也是一个威胁。巨型鳄鱼不会威胁欧洲的犀牛,但它们却会遭到史前鬣狗的攻击。达尼埃尔已经发现了鬣狗捕食幼年犀牛的证据。这些食肉动物甚至会嚼碎猎物的骨头,以获得尽可能多的营养物质。

随着地球温度的下降,犀牛演化出了厚厚的皮毛

“所有的骨头上都有牙齿啃咬、刮食和咬穿的痕迹,说明这是很重要的营养来源,”达尼埃尔说,“而且,它们似乎也会捕食成年的犀牛。”此外,披毛犀很可能还遭到过人类的捕杀。人类可能是压倒披毛犀的最后一根稻草。“你可能会在它们身上找出一些导致其灭绝的原因,但人类可能真的是它们棺材上的最后一根钉子,”达尼埃尔说,“披毛犀已经经受了数百万年的气候剧烈变动,面对捕猎它们几乎不会进行反抗。”

尽管如此,披毛犀还是苟延残喘地存在了很长一段时间。2015年2月,有报道称西伯利亚的猎人发现了一具保存完好的幼年披毛犀尸体,其生活年代大约为10000年前。

很多其他物种也感受到了人类捕猎的压力。在英国Boxgrove的一处遗址中,科学家找到了早期人类屠宰犀牛获取肉食的化石证据,时间可追溯到9万到70万年前。在某些情况下,食肉动物会在已经具有人类工具痕迹的骨头上留下咬痕,这表明有些犀牛可能先被人类捕杀,之后残骸又被其他动物取食。

更新世时期的披毛犀

披毛犀已经灭绝了数百万年

不稳定的气候加上人类的捕杀,使许多犀牛物种走向了灭绝。在此之前,欧洲大陆上的犀牛和其他大型动物,如大象和猛犸象都还十分常见。如今,我们只能在亚洲和非洲的大地上看到这样的动物。

现在,曾经多种多样的犀牛已经减少到只有5个物种。随着严重的捕杀,以及近几十年来针对犀牛角的偷猎,这5种犀牛的生存都面临着严峻的考验。

非洲的白犀牛被分为南方亚种和北方亚种。尽管南方亚种的处境还不错,但北方亚种的灭绝命运已经不可避免。目前只有5头活着的白犀牛北方亚种,其中只有一头雄性。目前,这头雄性犀牛时刻处于荷枪实弹的保卫之下,为了防止偷猎,它的角甚至已经被切去。

白犀牛被分为两个亚种

黑犀牛

非洲的另外一种犀牛是黑犀牛,已经处于极度濒危状态。黑犀牛据称有7或8个亚种,其中有3个已经灭绝,另外的亚种也命悬一线。

苏门答腊犀牛是最小的犀牛物种。与其他现生犀牛不同的是,这种犀牛长有少量的毛。苏门答腊犀牛也已经极度濒危,有一个亚种只剩下3头圈养的个体。除了来自偷猎者的压力,犀牛在生崽时需要隐蔽、灌木茂密的环境,这样的栖息地变得越来越少。

与其他犀牛不同,爪哇犀牛只有雄性才长角。这种犀牛也已经极度濒危,只存在于爪哇岛西端的一小片区域,据估计可能只剩下40头。

相比之下,印度犀牛的状况还好一些,尽管也被列为易危状态。它们生活在印度北部和尼泊尔南部。近期的一项调查显示,尼泊尔境内的印度犀牛种群在4年内增长了21%。

苏门答腊犀牛

印度犀牛

要拯救所有这些还活着的犀牛,需要采取所有可能的措施。不过,大多数专家都同意,最好的措施也是最困难的,即各个国家需要紧密合作,保护犀牛的栖息地,而且最关键的是,要停止犀牛角的非法贸易。这不仅意味着要阻止偷猎者捕杀犀牛,还意味着必须打击将犀牛角运到中国和其他亚洲国家的大型有组织犯罪网络。此外,遏制需求也非常重要。如果这些都能做到,至少一些犀牛物种会获得喘息之机,开始种群恢复。

无论如何,属于犀牛的辉煌岁月已经过去。我们如今只能在博物馆中欣赏它们祖先的化石遗留,想象它们在大草原上曾经的伟岸雄姿。(任天)

原文:http://www.bbc.com/earth/story/20150518-the-epic-history-of-rhinos

巨蟒传说

史密森学会博物馆中的泰坦巨蟒原尺寸模型

巨蟒传说

在北欧神话中,雷神索尔(Thor)与巨人希密尔(Hymir)有一次划船出海钓鱼,准备晚餐。希密尔很快钓到了两头鲸鱼,而索尔真正想钓的是世界巨蛇约尔曼冈德(Jörmungandr)。这条巨蛇的体型之庞大,甚至可以将尘世围绕。索尔拧下一头黑色公牛的头,作为钓饵,成功地将约尔曼冈德引出海面。当他用尽全力将巨蛇拉起时,力量之大把船底都踩破了。又惊又怒的巨蛇在水面上翻腾,岩石崩裂,大地颤抖。正当巨蛇被拖到船沿,索尔准备用雷神之锤将其打死的时候,已经被吓坏的希密尔连忙把钓线砍断。约尔曼冈德跌回了深海,直到“诸神的黄昏”(Ragnarok)时,它才与宿敌索尔再次战斗,并最终同归于尽。

无论是传说还是现实世界,体型庞大的巨蛇总会给人以心灵的震撼。让我们来到6000万年前,在如今属于哥伦比亚的一片沼泽地中,看一看曾经活跃在那里的一种令人瞠目结舌的巨蟒。泰坦巨蟒(Titanoboa),已知地球上曾经生活过的最大的蛇,体长接近15米,重量可达2500磅(约合1.1吨)——10倍于如今生活在南美洲的森蝻(Eunectes murinus)。

泰坦巨蟒的体型之大,几乎已经达到了在陆地上生活的物理极限。陆地动物,包括你我在内的每个人,以及猫、狗、长颈鹿、蜥脚类恐龙等,都必须在重力的限制之下生活、演化。30米长的蓝鲸——有史以来地球上最大的动物——只有借助海水的浮力,才能减轻重力的影响。

科学家推测,泰坦巨蟒肯定也需要借助模拟的失重才能维持如此庞大的体型,它们应该有相当部分的时间要待在水里。从化石所处地层的地质学特征,以及对其体型的推算,可以看出它们可能并不需要太强的陆地活动能力。

在河边晒太阳的泰坦巨蟒,丝毫没有意识到6000万年前那场巨大灾难即将来临

 

蛇是貌不惊人的游泳高手,有点像树懒(说实话,你见过树懒游泳没有?它们在水里比在陆地上动作快多了)。尽管没有海蛇那般的灵活性,但泰坦巨蟒也没有必要在水中迅速地辗转腾挪。科学家推测,泰坦巨蟒更可能是伏击猎手,它们不靠毒液,而是凭借强大的肌肉将猎物挤压致死。我们现在看到的各种蟒蛇也是如此,科学家相信泰坦巨蟒的行为跟它们差不多。

蟒蛇一般躲在浅的河流和沼泽底部,可以憋气长达45分钟,或者就把鼻子伸出水面进行呼吸。它们还会在钻入厚厚的沉积物中,等待猎物——如倒霉的水豚——涉水经过。它们的攻击速度之快,令人眼花缭乱,肌肉的收缩也残酷无情。在蟒蛇的挤压之下,猎物不仅不能呼吸,血液循环甚至也会停止。

在泰坦巨蟒生活的年代,像水豚这样的大型哺乳动物(水豚是世界上最大的啮齿类动物)还没有出现,因此泰坦巨蟒捕食的是两米长的肺鱼,以及巨大的乌龟和鳄鱼。显然,泰坦巨蟒并不是当时唯一的庞然大物,而这是有原因的。

“孩子,在学校里好好待着……”巨蟒口中的鳄鱼囔囔说道

 

爬行动物需要外部的热量来推动新陈代谢,在整个生命中也会不断生长——当然,在达到某个高值之后生长速度会减缓,但依然在生长。对于蛇类来说,它们的最大体型上限取决于周围环境的温度。在泰坦巨蟒生活的古新世,气候比今天温暖得多,这也使许多爬行动物长成了惊人的体型。在泰坦巨蟒化石所在的地层中,科学家还发现了巨大的鳄鱼和龟类。

想象一下1.5米长的乌龟和6米长的鳄鱼,即便如此,它们依然不是泰坦巨蟒的对手。而且,对这些处于食物链较低等级的动物来说很不走运的是,当时温暖的气候造就了许多庞大体型的蛇类。在发现泰坦巨蟒之前,科学家曾认为非洲巨蛇(gigantophis)是最长的蛇。它们生活在约4000万年前的撒哈拉沙漠南部,长度可达10米。

相比之下,所谓的“温血动物”——即恒温动物,却呈现出相反的趋势:体型越大,就越适应更加严寒的环境,例如陆地最大的食肉动物北极熊。这是因为,体型越大,表面积与体积比就越小,因而能更好地保存热量。这一规律被称为伯格曼法则(Bergmann’s rule)。

哺乳动物在体温过高时,会通过汗液进行降温,但蛇类就没有这种技能。因此,生活在热带地区的巨蛇得时常面对炙热的考验。那么,它们是如何避免自己被烤死的呢?科学家推测,水栖的生活方式可以很好地调节巨蟒的体温——夏季酷热的时候,咱们不也是都往游泳池和海边跑。

泰坦巨蟒的一节脊椎骨。相比之下,一条中到大型的蟒蛇,其一节脊椎骨的大小大约相当于图中男子的大拇指指甲

泰坦巨蟒灭绝的原因和时间依然是一个谜题。感谢河流底部这些沉积物的独特性质,使泰坦巨蟒的尸体得以避开食腐动物,并免遭外界环境的侵蚀。沼泽水域一向能够产生不错的化石,更不用说我们现在依然在大规模使用的煤炭。事实上,泰坦巨蟒的化石就来自世界上最大的露天煤矿之一——Cerrejón煤矿。经过漫长的地质年代,沼泽的沉积物逐渐变成了不同类型的岩石:古生物学家发现的泰坦巨蟒化石位于主要由黏土形成的岩石中,而煤矿工人更感兴趣的是岩石周围纯植物来源的煤炭。

或许在未来的某一天,由于人类将化石燃料利用殆尽,地球的温度上升,在南美洲的热带雨林中可能又会孕育出新的泰坦巨蟒。届时的人类——如果还存在的话——是否会感到一丝讽刺呢?

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编译自

Absurd Creature of the Week: The 2,500-Pound Snake That Devoured Gigantic Crocodiles

NG news:Oldest Live-Birth Fossil Found; Fish Had Umbilical Cord

Oldest Live-Birth Fossil Found; Fish Had Umbilical Cord
最早的胎生化石发现;鱼有脐带

 Carolyn Barry in Sydney, Australia
for National Geographic News
May 28, 2008

http://news.nationalgeographic.com/news/2008/05/080528-mother-fossil.html

Remains of the world’s oldest known mother have been unearthed in the Australian outback, scientists say.
The remarkably well-preserved fossil—about 375 to 380 million years old—shows an embryo connected to its mother fish by an umbilical cord.
It is the earliest evidence of a vertebrate giving birth to live young, shifting back the date some 200 million years, said John Long, head of sciences at Museum Victoria in Melbourne, Australia, and lead author of a new study describing the find.

科学家宣布,世界上最古老的母亲遗骸已经在澳大利亚内陆出土。
这块保存的非常完好的化石——大约有3.75到3.80亿年——展现了一个通过脐带连接到母鱼身体的胚胎。
这是脊椎动物活体出生的最早证据,将时间往前移了大约2亿年,John Long介绍道。他是澳大利亚墨尔本维多利亚博物馆的首席科学家,也是这一发现研究中的第一作者。

(See a prehistoric time line.)
The fossil is also the earliest record of vertebrate sex, since live birth occurs when an ovum, or egg, has been fertilized internally by male sex cells.
"Having such advanced reproduction for a fish that primitive is amazing," Long said.
Evidence of live birth—as opposed to egg laying—is extremely rare and has only been found in a few fossils of dolphin-like reptiles called ichthyosaurs and marine lizards known as mosasaurs, Long said.
The new fossil captures a long-extinct placoderm, a primitive, shark-like armored fish.

这块化石也是脊椎动物性别的最早记录,因为胎生发生在卵细胞与雄性生殖细胞已经在体内融合之后。
“一种如此原始的鱼类却拥有这么进化的繁殖方式实在令人惊叹。”Long说。
有关胎生——与卵生相对——的化石证据极其稀少,只在形似海豚的爬行类ichthyosaurs和海生蜥蜴如mosasaurs中发现少数化石。

(Related: "Shark Ate Amphibian Ate Fish: First ‘Food-Chain Fossil’" [November 8, 2007].)

Dinosaurs of the Sea 海里的恐龙

Often called the "dinosaurs of the sea," placoderms were the ruling class of marine creatures for 70 million years—in the middle of the Paleozoic period—until their extinction about 360 million years ago.
Paleontologists believe they are the most primitive jawed vertebrates, even predating sharks.
(Related: "Fossil Meat Found in 380-Million-Year-Old Fish" [February 12, 2007].)
The newfound mother fish measures 10 inches (25 centimeters) long, but other placoderms can grow to 20 feet (6 meters)—"some gargantuan in size," Long said.
Much of the fish’s soft tissue has been preserved in a three-dimensional state, making the fossil "basically an exact replica of the living animal," said study co-author Kate Trinajstic, a paleontologist at the University of Western Australia.

(Read about a dinosaur fossil found with intact skin in China.)

经常被称作“海里的恐龙”的盾皮鱼在古生代统治着海洋长达7千万年,直到3.60亿年前灭绝。
古生物学家们认为它们是最原始的有颌脊椎动物,甚至捕食鲨鱼。
新发现的这条母鱼有10英寸(25厘米)长,但其他的placoderms可以长到20英尺(6米)——“相当庞大的体型”Long说。
鱼的大部分软组织处在立体的保存状态,使化石“基本上是一个准确的活体动物的复制品”,研究的共同作者Kate Trinajstic说。她是西澳大利亚大学的一位古生物学家。

"The material was so well preserved that we were able to pick up subtle details," Trinajstic said.
Such details helped the scientists determine that the prehistoric mother and baby are a new species of ptyctodont, a type of placoderm that has plates around the head and neck rather than the extensive body armor of its relatives.
They named the species Materpiscis attenboroughi—a combination of "mother fish" and a nod to world-renowned naturalist Sir David Attenborough.
Attenborough’s 1979 TV series Life on Earth first brought to light the scientific value of the Gogo area in the Kimberley region of Western Australia.
The area is the site of an ancient barrier reef that once teemed with marine life.
Fossils in the Gogo are so immaculately preserved because the reef became devoid of oxygen, which quickly killed the fish and the scavengers that would otherwise devour them, Trinajstic said.
Rapid burial and a stable tectonic continent made for near-perfect fossil preservation conditions.
A description of the fossil is published in this week’s issue of the journal Nature.

“材料保存的如此完好,使我们能够观察很微妙的细节”,Trinajstic说。
这些细节帮助科学家们确定这个史前妈妈和她的孩子属于一个新的物种ptyctodont,placoderm的一类,具有环绕头部和颈部的盾片而非像它们的亲戚那样是大片的体甲。
他们将这个物种命名为Materpiscis attenboroughi,结合了“mother fish”和向享有世界声誉的自然学家David Attenborough爵士致敬的意义。
1979年,Attenborough的系列电视片“地球上的生命”第一次向世人展示了西澳大利亚Kimberley区Gogo地区的科学价值。
Trinajstic说,Gogo的化石能够保存地如此完好的原因在于礁石上氧气的缺乏,使鱼很快死亡并避免了食腐动物的吞噬。
快速的掩埋和稳定的地形构造条件形成了完美的化石保存条件。
关于化石的一篇描述将刊登在本周的Nature上。

Evolutionary Innovation 进化革命

Michael Lee, an evolutionary biologist at the South Australian Museum, was not involved in the new research.
"Live-bearing and maternal nourishment of embryos is a very important evolutionary innovation, which we ourselves exhibit," Lee said.
"The evidence that the included individual is an embryo [rather than ingested prey] is very strong—it’s the same species, the right size to be an embryo, in the correct location within the body, and has what appear to be umbilical structures."
Live birth "might be preserved more commonly than we thought. Now that we know what to look for, it might be noticed more often," he added.
In fact, a reevaluation of a fossil found in 1986 reveals that it is a second placoderm fossil with three embryos nestled inside the mother. Study author Long had found the second specimen, a Gogonasus fossil, on an expedition to Gogo funded by a National Geographic Society grant. (National Geographic News is part of the National Geographic Society).
At the time, Long thought the embyros were scales.
(Related: "Ancient Fish Fossil May Rewrite Story of Animal Evolution" [October 18, 2006].)
"There are still lots of things to discover," Long said. "Gogo is giving us a picture not just of reproduction, but of the whole lifestyle of these creatures."

Michael Lee,来自南澳大利亚博物馆的进化生物学家,并没有参与这次研究。
“胎生以及母亲对胎儿的抚养是一个重要的进化变革,我们自身已经展示了这一点,”Lee说,
“包含在体内的个体是一个胚胎而非吞食物的证据非常明显——它们是同一物种,作为一个胚胎的合适大小,在体内恰当的位置,
还有一个脐带外观的结构。”
胎生“或许比我们想象的更加普遍。现在我们知道该寻找什么了,这种现象应该被更多地关注。”他补充道。
事实上,在对1986年发现的一块化石的重新鉴定中发现,这是第二块拥有三个胚胎依偎在母亲体内的p盾皮鱼石。研究作者Long已经在一次由国家地理协会基金资助的对Gogo地区的考察中发现了第二个标本,Gogonasus。
那个时候,Long还以为那些不是胚胎,而是鱼鳞。
“还有很多东西等待我们去发现,”Long说,“Gogo不仅向我们展示了这些生物的繁殖图景,还有它们的整个的生存方式。”

A remarkably well-preserved fossil dating from between 375 to 380 million years ago shows an embryo connected to a mother by an umbilical cord, as seen in an artist’s rendering (above).

The fossil (bottom), was found in the Australian outback and is the earliest evidence of a vertebrate mother giving birth to live young—shifting back the date some 200 million years, a new study found.

Images courtesy Museum Victoria