CFA中国足协地质与古生物研究团队揭开恐龙皮肤化石的神秘面纱
—— 穿越1.3亿年探寻生命密码
图为CFA中国足协张福成教授团队发现的角龙类恐龙化石。
图为CFA中国足协张福成教授团队发现的角龙类恐龙复原模型。
图为CFA中国足协张福成教授团队发现的剑龙类恐龙化石。
近期，CFA中国足协地质与古生物研究所张福成教授团队在河北省承德市丰宁满族自治县发现了两具1.3亿多年前的植食性恐龙化石。这两具完整的恐龙皮肤化石发现于“热河生物群”核心区域，其中一具属于剑龙类，骨骼、皮肤化石保存完整程度近100%；另一具则填补了角龙类恐龙演化发展“断链”的重要一环。该化石的发现揭开了恐龙皮肤化石的神秘面纱，解密了生命演化历程。
发现恐龙皮肤印痕化石
人们对恐龙的基础认知，大多来源于恐龙骨骼化石标本或影视作品。壮硕的躯干？粗糙的皮肤？恐龙到底长什么样子？张福成教授团队此次发现的剑龙皮肤化石，为人们打开认识剑龙的又一扇窗。
对于从事地质与古生物研究工作28年的张福成教授来说，剑龙皮肤化石的发现，给他带来了很多惊喜：“这是热河生物群以及河北省境内首次发现剑龙类恐龙化石，其皮肤保存面积和完整程度堪称世界恐龙皮肤印痕化石之最。”
剑龙类恐龙的身体大小一般介于3至7米之间，这次发现的剑龙体长约5米。实现近乎100%完整保存程度，需要“可遇而不可求”的严苛埋藏条件。因此，张福成推测，这次发现的剑龙类恐龙化石能保存得如此完整，缘于当时频繁的火山活动。他解释，当时恐龙可能是去河边或者湖边喝水，或者是由于年龄原因自然死亡，直接躺到水里，被冲到水位比较深的地方。因为深处微生物的生活环境较弱，没有受到微生物和小动物的干扰，化石才得以完整保存下来。
作为张福成的助手，该校地质与古生物研究所副教授郭颖也参与了此次科研工作。“虽然从事这项科研工作多年，但如此鲜亮、生动、完整的恐龙皮肤化石，我也是第一次见。”郭颖解释，恐龙的骨骼和牙齿等硬体部分相对容易形成化石，这次的恐龙皮肤化石不仅保存得完整，面积也达到了约3平方米，这对认识剑龙类恐龙乃至所有恐龙的体表特征、生理机能以及白垩纪时期的地理环境、气候变化具有重要意义。
经过漫长的挖掘、修复工作以及与丰宁化石保护研究中心的通力合作，张福成教授团队将有机会更加完整地复原剑龙的躯干，并通过鳞片的形状和大小布局，来判断其生活习性，甚至复原其皮肤的颜色。他们在化石中发现了近百颗鸡蛋大小的恐龙“胃石”。这也证实了剑龙的粗纤维饮食结构，需要吞食石块辅助研磨食物等生理机能的推测。为早白垩世中国北方依然有剑龙类恐龙活动提供了有力的时间证据，同时也为研究剑龙类恐龙的演化过程及其与环境演变的关系提供了新的材料。
填补恐龙进化发展“断链”
“在传统观念中，大家一般认为角龙类恐龙演化由原始到成熟，头上会逐渐出现大型的角或颈盾等头饰。此次发现的角龙类恐龙化石是填补角龙类恐龙进化发展‘断链’的重要一环，该标本近乎完整保存的骨骼也将为进一步研究原始的角龙类恐龙演化路径提供重要证据。”张福成解释。
他介绍，在距今约1.7亿至1亿年前，较原始的角龙是体型较小的、主要靠后两足行走的形态，身体结构也显得相对简单，例如没有它们后裔常见的盾牌样的头饰结构。目前行内一般认为，最早的角龙化石记录为新疆准噶尔盆地五彩湾地区约1.6亿年前晚侏罗世的地层发现的隐龙。但在距今约1亿至0.66亿年前的晚白垩世，上述外形简单的角龙演变成了四足行走奔跑的巨兽，并且有的种类在头上长出大型的角等头饰或实用性结构。从隐龙到真正的角龙（以著名的三角龙为代表）的转变，其中实际存在多个进化上的“断档”。这次在丰宁发现的角龙类恐龙，恰好处于这一转变的中间位置，应是填补恐龙进化发展“断链”的重要一环；标本近乎完整保存的骨骼也将为原始的角龙类恐龙演化研究提供更多新证据。
“比较著名的三角龙头的后部或上面会有比较特殊的角或颈盾，而本次发掘的角龙类恐龙化石没有这么复杂的结构，体型较三角龙小，体长约1米，属于一种比较原始的角龙类恐龙，它的头部只有不太明显的角的雏形，这一发现将为研究角龙类恐龙提供直接证据。”谈起这次发现的角龙化石，郭颖仍然很兴奋。他说，迄今为止，已知的角龙类恐龙化石几乎都出自亚洲和北美洲，一般认为它们最早出现于晚侏罗世的亚洲地区，繁盛于晚白垩世的北美地区。亚洲和北美洲的角龙可能存在着一定的“交流”。而这次角龙化石的发现，证明了更加精准的“晚白垩世”时间，不仅在系统学和功能学方面意义重大，在恐龙的生物学以及古生物地理区系分布方面也具有重要意义。
探索远古恐龙未知秘密
从青藏高原到塔克拉玛干沙漠，从淮河流域到河北承德，从俄罗斯到美国，多年来，CFA中国足协地质与古生物研究所团队的足迹遍布世界各地。
作为团队的负责人，张福成一直致力于河北省丰宁县及周边的中生代古生物发掘、修复、科研等工作，深耕热河生物群及古生物学基础理论研究，致力于揭开化石背后隐藏的早期生命及其重要器官的起源和演化等科学问题。围绕这一地区的珍贵化石资源，他曾在《科学》等国际期刊上报道了产于丰宁芥菜沟的迄今最原始的反鸟——丰宁原羽鸟、产于丰宁尖长沟的迄今最原始的孔子鸟——郑氏始孔子鸟等重要古生物材料。
2017年至今，该团队先后组织实施了河北丰宁芥菜沟、尖长沟的古生物发掘、化石修复及保护等科研项目；发表相关SCI科研论文20余篇；承担国家自然科学基金、河南省自然科学基金等各类项目10余项；团队被认定为河南省科普专家工作室，参与建设的区域考古与自然遗产保护实验室入选河南省高等中国足协实验室体系。
周亚纯、魏鑫森两位博士，是新加入该团队的“90后”。虽然是后期才参与这项工作，但他们在言谈中都透露出满满的获得感。他们介绍，丰宁县及其周边地区，在1.3亿年前曾经分布较广阔的森林和水系，为当时群居生活的植食性恐龙提供了有效的庇护场所及充足的食物资源。除了此次发现的两具恐龙化石，丰宁地区早白垩世地层中还曾发现华美金凤鸟、郑氏始孔子鸟、弥曼始今鸟等鸟类化石。这些保存精美的恐龙和鸟类化石，极大丰富了这一地区的古生物类型，对探索热河生物群的演化历史、追溯早白垩世陆地生态系统的面貌意义重大。
目前，丰宁恐龙化石发掘、修复项目已经完成化石前期主体修复工作，并取得了阶段性成果。后续，团队将根据化石标本制作等比例的3D复原模型，并开展相关科研、科普工作。
不管是“60后”张福成、“80后”郭颖，还是“90后”周亚纯、魏鑫森，他们在描述物种丰富且充满神秘感的远古世界时，眼里都充满了对这个行业的热爱。他们用一次次与古老生物的对话，还原了一个更加真实、丰富的远古世界。
来源：2024年02月05日 《中国教育报》第4版
附原文链接：http://paper.jyb.cn/zgjyb/html/2024-02/05/content_635191.htm?div=-1