汪筱林
中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员
一席第559位演讲者

演讲稿

大家好,我是汪筱林。我是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的研究员,也是中国科学院大学的教授。

我是一个古生物学家,但也是半个地质学家。为什么是半个地质学家呢,后面我会跟大家讲到。

最近我们在新疆哈密戈壁发现了一个消失的伊甸园,属于一个非常漂亮的翼龙动物群,有成千上万的标本。今天我们一起来解读一下它。

首先我们可以看看这是一个什么东西,是翼龙吗?

其实不是,是一个长得像翼龙的雅丹地貌。前面就像是嘴,后面是一个头饰,一个展翅欲飞的样子。我们所有的化石就在这样寸草不生的大戈壁上。下面我们来几张照片,大家试试,看看能不能找到化石。

能看见吗?这个我想很好找的,我手指的地方就是。这里是翼龙(1),翼龙很小,骨头很细。下面这是一个大的,恐龙腿上的骨头(2)。

第二个难度稍微大一点。其实我手指的地方也是。这一大块面积有一个化石,四五节的脊椎有三四米长,属于一个很大型的恐龙,但是因为风化作用,保存下来的化石已经不多了。

接着往后看,难度越来越大,可能看不出来了。大家能看到一些地层,一些沉积层,中间有一些和其他不一样的层位。事实上这里面藏着很多翼龙化石。

接着往后看,难度更大了。所以我们在野外一定要眼睛睁大一点,仔细地看。这是一个很大的恐龙的骨头,只不过露了一个断面。

如果一眼就看见了,你就是一个古生物学家或者地质学家了。看不见也别难受,刚开始的时候我们也看不见。以前我和我的学生还有志愿者一起在马鬃山戈壁滩上找化石,地上就是化石,他们就是找不着。我画了一个几平米的圈让他们找,还是找不着。为什么呢?在他们的想象中化石就是博物馆里立着的大骨架。

最后我告诉他们,这些小小的乌龟碎片就是化石,捡起来一拼,都能拼起来。所以不论多大的标本、多大的恐龙、多大的翼龙,在戈壁滩上一风化,最后全是破碎的。

今天我也来了三个学生,我没说你们,你们的表现还是不错的,我说的是以前的学生。

再接着往后看,这是我们在哈密戈壁最早见到的一批翼龙的化石。我记得很清楚,是2006年5月14日,我们进了大戈壁以后,看到地面上有这些骨头,就像一堆木头棍子一样。

但事实上在这个岩层里面,发白的这些东西都是骨头。所以我们当时一看到这些东西,一看到这个现象,就知道我们的后半生要在这里工作了,因为化石确实太多太多了。

做古生物学研究第一步就是野外考察,就是到野外去找。很多人问我们,你们怎么知道那个地方有标本,怎么就知道那个地方化石那么多?其实我们也不知道,我们就要靠两条腿来跑,不到野外跑你也找不到的。

在茫茫大戈壁上,我们首先要跑,跑到以后就选发掘的地点。如果你是一个科考队长,带了一拨人,开了好多车过去,让你找化石,让你选一个点,你怎么选?

比如说有一个地方我们看到了有四五块骨头露在那,有个地方可能有十几块骨头,但由于人力物力所限,我只能够挖掘一个地点,那怎么办呢?你选哪个点呢?选十几块骨头的呢还是选四五块骨头的?大家想一想。

事实上具体问题要具体分析,这又和环境有关系。如果化石在里面是散的,乱七八糟的,那就要找露在外面越多的越好,这样代表它比较丰富。如果里面是完整的,那么露出来的越少越好。因为露得多了等于是风化掉了,露得少有可能全在里面。当然也有另一种可能性就是,已经风化掉只剩一点点了。

选了点以后,你就要科学地采集。野外科学采集不能暴露太多的骨骼,如果骨骼暴露得越多破坏就越严重。

在戈壁滩这个极干旱的环境里,这些标本包括岩石,有很多盐碱的成分,一旦受潮它就反碱,反碱以后化石甚至岩石表面就像癌细胞似的,一点一点地往里面侵蚀。

左上这张照片是当时我们在野外看到的一个蛋,后来一受潮,很快变成下面这样了。回到北京以后比较潮湿,野外石膏打包也要用到水。

右边这张图里为什么外面包一层塑料布呢?是因为我们野外采集时改进了一下,先用塑料布包裹标本,然后在外面打石膏包防止标本受潮。

因此我在这儿还想请教一下各位,咱们有各行各业的朋友们,你们能不能帮我们解决这个问题。如果能解决这个问题,那么我们在化石保存这方面会有非常大的进步。

标本采回来以后,专业技术人员再在实验室里一点点修理。修理是我们古生物研究非常重要的一个环节,进行修理以后科学家才能够进行研究。研究的同时我们要根据岩层进行环境的复原,然后在博物馆进行展览。

博物馆展览的时候形式很多。一种就是像刚刚讲到的,把这个骨架立起来,就是我们小朋友们在博物馆看到的大恐龙。但事实上很多骨架没几块真骨头,大部分都是模型。

另外一种就是要把原始的东西修出来去展览,这样的话提供的原始埋藏的信息可能更多一点,比如像下面这个。

这是世界上第一个翼龙化石,事实上翼龙发现得比恐龙还要早,在德国索伦霍芬发现了这个标本。

1784年,一个意大利的科学家科利尼对它进行了研究。它有着像翅膀一样的东西,又有一张大嘴,前肢有四指,头骨也很奇怪。虽然发表了文章但科利尼不知道这是什么东西,连它的分类都不清楚。

但是很有意思,法国的解剖学家,也是古生物学家居维叶看到这篇文章以后,根据科利尼画的图,认为这是一个会飞行的爬行动物。

爬行动物大家都知道,乌龟、鳄鱼、蛇、蜥蜴。但是提出会飞的爬行动物,这在当时是一个非常有冲击力的观点,他在1801年的时候就这么认为。

当时法国还有一个教授赫尔曼,他也觉得这个很有意思,主动地为这个化石画了复原图。左边这个复原图像什么东西呢,像一个蝙蝠,像哺乳动物,而且他还觉得这个动物与中国传统文化里面的凤凰有点相像。

当然了居维叶没有接受他这个观点。在后来的很长一段时间都没有人知道这究竟是什么生物。甚至有人认为它的两个翅膀是用来在水里面游泳的。

但如果我们回到当时的地球,那是一亿多年前的事情了。中生代时期是爬行动物的时代。天上有飞的翼龙,陆地上是恐龙,水里面还有各种各样的水生爬行动物。这么一个庞大的群体,后来在6500万年前的时候就灭绝了。

很多人对恐龙很熟悉,但并不了解翼龙,有些人甚至说翼龙是会飞的恐龙。但它俩还真是不一样的,翼龙不等于恐龙。它俩关系很近,可以用表兄弟来描述。

它们在两亿两千万年前左右的时候在地球上出现,一个就在天上飞,一个在地上行走。它们的生存环境上没有太大的冲突,所以它们非常和平地共处了约一亿六千万年。这并不是说一个物种生存了一亿六千万年,而是这一类,有的类群没有了,有的类群又出现了,很有意思。

事实上翼龙在全世界发现得很少,在中国发现得就更少了,但是中国的恐龙发现得非常非常多。中国发现翼龙的地方就这么六七个地点,主要的还是在白垩纪的早期,早白垩世。我们当时在辽宁及周边发现了很多,在其他地点发现的标本很少,都是一两个。直到后来我们在新疆哈密这儿发现了大量的标本。

为什么翼龙发现得少呢?就是由于它特殊的骨骼结构。它为了飞行需要,为了减轻重量,头骨的薄片比较薄,而且骨骼也比较细长,中间还是空的。这样的骨头保存起来,非常非常地困难,所以必须在特殊的情况下才能保存下来。

什么是特殊情况呢?这就是刚才看到的哈密的戈壁滩上的化石,现在红框里面全是露在外面的露头。如果是我们要选择发掘地点,就得选这样的。这一两个平方米的范围之内有几十块骨头,里面密密麻麻非常多。如此多的翼龙为什么会被埋藏在这里?

这个明显地你可以看到,它上下的岩层是有点区别的,一看就乱七八糟的,大大小小混杂在一起。这就代表着这些翼龙被埋藏的时候,处于一个高能的环境、高能的事件沉积,当时发生了一件非正常的突发性事件。

什么样的非正常事件呢?有很多种可能,火山爆发、地震、泥石流,或者风暴。什么原因导致它死亡的呢?我们就要和环境联系在一起。

我们做古生物研究的最喜欢这种非正常的事件了。当然现在地震、火山、泥石流对人对动物的影响很大,大家都不喜欢。但是我们最喜欢地球历史上发生的这种事件了,因为它能保存大量的标本和化石。

事实上通过我们野外的观察,这个突发性事件就是一个湖泊的风暴。这片茫茫的戈壁上曾经有着一片巨大的湖泊,翼龙就生活在这里。

新疆是个非常美丽的地方,你只要一去就不想回来了。我们在这个地方,从2006年开始整整做了十几年的工作,每年要去两个多月。戈壁滩上没有人烟,而且没有通信信号,非常辛苦。但是有了发现以后还是非常高兴的。

我们早上北京时间出发,到晚上新疆时间回来。当时的路都不好走,去的话基本上要走三个半小时才能进去,三个半小时出来,七个小时,在戈壁滩上就感觉时间过得特别特别地快。

其实我们从2006年、2007年就有很重要的发现,但是一直没有发表成果,就是为了保护它。因为大家知道新疆有一个特殊的情况,就是戈壁滩很多,有大量的玛瑙、风凌石等一些漂亮的石头,很多新疆的朋友都要去捡石头。

如果这个地点大家知道了,他并不是有意的,但他好奇可能就去抠,一抠不就破坏掉了吗。这个遗址保护非常重要,所以我们直到2014年和地方政府合作,感觉可以保护好这个遗址了,才把这个文章发表。

在这里发现的翼龙我们命名为天山哈密翼龙,我们做了一个复原图,发表在《现代生物学》杂志上。

这是哈密发现的其中一个标本,里面骨头非常多,细细长长的,很多是完整的。里面尤其有很多头骨,还有牙齿,提供了许多线索。

我们先看看这些头骨,有的头饰又大又长,就像往前扑似的,另外一种头饰很小。大家想一想,头饰大小的变化是什么原因呢?

有人说也许头饰大小和个体发育年龄有关。但是哈密提供了这么一个机会,因为化石数量多,我们用40多个个体作对比,就发现从小到大不同年龄的翼龙,基本上都有两种大小不同的头饰。

我们想想现在动物头饰的变化,例如公鸡的大,母鸡的小。为什么呀?我吸引你,我们俩搞对象为了繁衍后代,这是生物的进化有驱动力。

所以我们就有了一个成果,头饰的变化代表它的雌雄个体的变化。我们做古生物研究,单单从骨骼上判断它是男的女的、是爸爸还是妈妈是很困难的。头饰是一个非常好的线索。

事实上翼龙有好多各种各样的头饰。中间这个头饰更大了,是在巴西发现的。

这么大的头饰是干什么用的呢?第一是性别展示,第二是保持飞行时候的平衡,而且在水里面捕食的时候可以提高准确性。如果我脑袋上啥也没有,往下飞的时候脑袋来回摆,我能抓住鱼吗?当然抓不住。

巴西的这个翼龙的头饰还有一种功能。它是像暖气片似的,散热的。翼龙现在认为它是一个热血的动物,恒温动物,为了保持恒定的体温就会有一些散热的地方。在一些标本头饰上也发现沟和槽的痕迹,就像我们的暖气片,一模一样的。

刚才的发现说明翼龙如果是同一个类群或者同一个属种的,头饰大小上会有差别,我是男的,你是女的,会不同。但没有头饰和有头饰,那可是不同类型的,你头上长了一个东西,我头上没长东西,完全是不一样的。

这是我们在哈密发现的,全世界第一枚三维立体保存的翼龙蛋。因为地层里面有挤压,以前发现的标本都是二维压扁的。为什么三维立体这么重要?它包含了许多二维的蛋无法提供给我们的宝贵信息,这个后面会说到。

我们对这个标本进行了研究。首先咱们第一眼看,它是软的,塌下去的。再仔细看,表面上有一些脆性的裂纹,说明它是硬的。因为翼龙是爬行动物,蛇也是爬行动物,所以我们就把翼龙蛋和蛇蛋进行了一些对比。

我们对它的表面进行了一些纹饰和显微结构的研究,然后对蛋壳进行研究,发现表面还有一些气孔。通过这些气孔,蛋的里边和外边可以物质交换,而且证明它必须在水里或水边生存产蛋。

说到这儿,大家可以看看世界上发现的第一个翼龙胚胎,这是2004年我和周忠和院士在Nature上发表的,是一个压扁的胚胎和蛋。从这个标本我们可以看到,小翼龙完全成熟了,牙齿、骨骼、翼膜、毛,都有了,所以我们认为它是一个早熟性的胚胎,就是它出生以后就会走路了。

这就涉及一个早熟和晚熟的问题。比如鸟类,鸡、鸭、鹅这些不会飞的原始一点的鸟,生出来的孩子它都长毛的,睁开眼睛就会自己跑,自己吃东西。但是对于进步一些的鸟,喜鹊或者燕子,它孩子出来以后还得父母照顾,抓虫子吃,身上不长毛。所以从胚胎来看,翼龙完全是早熟的。

后来我们的一个同行又发现另外一个标本,就是左边这幅图,中间有一个蛋,在翼龙的屁股后面。很有意思的是,当我们后来发现这一标本的反面,可以看到它肚子里面其实还有一个蛋。

这两个蛋就很有意思了,说明翼龙和现在的爬行动物一样是双输卵管。像鳄鱼一次下两个蛋,过去恐龙也是下两个蛋的,但是鸟已经退化了,它是单输卵管,一次下一个蛋。所以这样我们把翼龙这个地方就搞清楚了。

讲一讲鳄鱼。鳄鱼其实和鸟的关系很近,和恐龙、翼龙关系那就更近了,所以说我们要将今论古,将古论今,进行一些对比。为了研究翼龙,我们和三亚陵水的一个鳄鱼养殖场合作了很多年。

看看他们手里的两根长长的棍子是干什么用的?之前把一些死了的鳄鱼埋在地里,过了几年我们再把它的骨头取出来,研究它。旁边那个湖里边全是鳄鱼,不用棍挡着不把我们都吃了吗?

你看我们科考队员都是很高兴乐观的,两边都是鳄鱼池,搞不好掉下去你就没命了,但是大家还是挺高兴。

除了骨头,研究鳄鱼蛋也很重要。我们把鳄鱼蛋取回来,然后进行一些室内的研究工作。鳄鱼会和鸟一样做一个巢,趴在那下蛋,一般能下十几枚甚至六七十枚。取蛋的时候你要小心了,那个受精卵的蛋你不能翻动它,动了就不能孵化了。

鳄鱼一般七八岁性成熟就开始下蛋了,小的鳄鱼妈妈生的蛋就小一点,大的妈妈蛋就大一点。我们想知道母亲的体型大小差异会不会影响孩子的大小。其实变化不大,大蛋里的小鳄鱼长二十六七公分,小蛋二十四五,差不了几公分,但是胖瘦有点差别。这是我两个学生在测量。

鳄鱼一般70多天就出壳了。比较强壮的小鳄鱼自己就把蛋壳顶破出来了,小的、弱一点的顶不出来,顶不出来它就在里面叫。你们知道它怎么叫吗?像鸟叫似的,“咕咕咕,咕咕咕”。这时候我们就帮个忙,把蛋壳敲破,把它拿出来。

在孵化的时候需要控制它的温度,因为温度控制它的性别,爬行动物是这样的。我记得没错的话,31.5度的时候它就是雌雄差不多的。温度高,比如说32度,它是雄性多一点的,31度,雌性多一点。

正是因为这个原因,有一种观点认为恐龙的灭绝和这有关系。当时地球温度一变化,升高一两度,孵化出来全是男的,没有女的,它又不能繁殖,不繁殖它就灭绝了。当然这只是恐龙灭绝的一种观点。所以研究鳄鱼可以为我们提供很多线索。

回到胚胎,当时在哈密我们发现很多胚胎,这是一个标本,密密麻麻全是蛋,有两百多个蛋,还有一些头骨和头后骨骼,里面还有三维的胚胎,三维胚胎能提供给我们更多的信息。

大家记得吗,刚刚我们提到的二维胚胎告诉我们什么?翼龙是早熟的,出来以后就会走路、会飞翔、会吃东西了。但是三维的蛋告诉我们不见得是这样。

这是其中的一个胚胎,我们可以看到这有一些骨头和头骨。这个标本马上就要孵化出来了,但是我们发现它还没有牙齿。所以说我们认为它出来以后还不会主动地觅食,可能还要父母照顾一段时间。这是一种观点。

另外一个,我们从这个标本来看,其实肩胛骨突这个地方它还没发育。它这个肩胛骨突是干什么的呢?它是附着抬升翅膀的肌肉的——大圆肌,没发育的话它就飞不起来。

这是我们做的一个CT扫描。我们发现里边很有意思,它的肱骨不发育,但它的股骨头什么都有了。这说明它的前肢发育不完整,但是后肢已经发育得非常健全了,所以它出生以后很可能只能走不能飞。

如何判断这些标本里的翼龙多大岁数呢?我们做了一些骨组织学的工作,把骨骼切片来看看它的年龄。

我们发现它从胚胎到成年,好多骨骼组织结构长的速度是非常快的,而且它从亚成年到成年就已经是性成熟了。这个标本里显示,它两岁的时候死了,长得非常非常快。今天一席另外一位遗传学家讲到,长得快就寿命短,好像是这样的。

我们的第二篇文章,就是最近在Science上发表的,影响很大了,也配发有一篇评论。

我们和赵闯合作做了复原图,你看背景是个大的湖,前面妈妈还在照顾它们。

事实上当时这个复原图我们也做了好多次的改动,刚开始背景是山,湖很小。但从现在已经发现的标本来看,哈密这里有六七十个平方公里的翼龙富集面积,一平方米至少一个标本。那是多少个量级呢?六七千万个,至少这么多。

要多大的湖才能提供这么大的食物量?而且翼龙为了飞行的需要,它需要很高的热量和能量,鱼是它非常好的食物来源。所以这片戈壁曾经是一片面积非常大的湖泊。

我们现在画的这张图,你可以看到大风暴要来了。所有的翼龙,地上的、天上的、湖里的,都卷到一起了,快速地埋藏。为什么化石是散的?就是被风暴撕裂了。为什么它的骨骼保存得还那么好?因为是带着皮肉埋藏的。

它吃鱼其实是有证据的。这是我们在辽西发现的鬼龙,它的粪便里面就有很多鱼的骨头。

很有意思的是,鬼龙和巴西的玩具翼龙,包括头饰等等都非常非常相像。你们看巴西这个玩具翼龙的标本,下颌上插了一个树杈子,可能在飞行过程当中,它以为水面上漂了一条鱼,扑下去抓,结果好,鱼没抓住,把自己的命搭上了,树杈插到这儿了,自己把自己害死了。

这就是为什么我们和巴西合作了这么长时间,我们中国辽宁的一些化石和遥远的南美巴西的化石非常像,所以我们和巴西科学家从2003年、2004年一直合作到现在,做了很多很多很好的工作。

其实哈密这个动物群里面不光有翼龙,还有很多的恐龙、恐龙脚印,还有一些乌龟。更奇怪的是,恐龙的数量很多,种类也很多,但是翼龙六七千万个,就一个属一个种,包括成年的、亚成年的,大的、小的,它的蛋,它的胚胎。这不是伊甸园吗?这群翼龙在这个地方繁衍得那么好,非常非常奇特。

我前面讲到,我是一个古生物学家,也是半个地质学家,为什么是半个地质学家呢?因为我找过钻石,找过黄金,找过石油,还找过其他矿,最后就全找骨头了,但是骨头也是好东西。

其实一个人一辈子做不了几件事情的,最近这二十多年来我们在辽宁做了很多工作,发现了20世纪世界上最著名的热河生物群,带毛的恐龙、鸟、翼龙等等。它涉及鸟的起源演化,是非常非常重要的工作。

后来我从2008年开始在莱阳这个地方工作,莱阳是中国地质古生物学家最早发现恐龙化石的一个地点,我们年年挖掘,每年三个多月。希望你们有机会去,孩子们也可以去,现在都有动车高铁,非常方便。

我们的一个工作就是帮他们建了一个国家地质公园,我叫它白垩纪公园。世界上恐龙公园很多,中国也很多,但白垩纪公园世界上没有第二个,它现在叫白垩纪国家地质公园,建了一个博物馆,又建了两个遗址馆。

每年我们过去发掘的时候,有大量的来自全国各地的夏令营的小朋友去找化石,刚开始去他们也找不着,待个几天都能找到。而且你挖到的牙齿、碎骨头,都可以拿走,那是七千万年前的。我们也做了大量的科普工作。

其实我有一个心愿,就是把我们做工作的地方,把这些遗址研究好,保护好,利用好。然后建国家公园也好,世界公园也好,或者遗址博物馆也好,把这个好的东西留下来,留给子孙后代,造福地方老百姓。

我们现在和哈密的合作非常非常好,这个地方风景非常地优美,有各种各样的雅丹,各种各样的化石,那么密集那么丰富。我们希望去建一个国家的翼龙公园,然后建翼龙博物馆,最后让大家都喜欢,都去。

谢谢大家。

消失的伊甸园
#科技 /北京/2017.12.22
我找过钻石,找过黄金,找过石油,最后就全找翼龙骨头了。
评论 (21条)
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136****5464 2018/02/16
有时候我们只能探寻发生了什么,却不能改变什么
0 1
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俭陌筱_ 2018/02/10
听君一席话,胜读十年书 感谢~
0 2
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156****2285 2018/02/09
涨姿势
0 1
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158****9175 2018/02/08
0 2
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一席鼓励分享见解、体验和对未来的想象,做有价值的传播。2012年成立于北京,一席现场演讲,目前在北京、上海、广州、杭州、深圳、武汉、香港、台北等城市举办。