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汪筱林探索亿万年前生命的奥秘

中国化石网2016/8/31 17:09:51

著名的美国《发现》杂志刚刚揭晓的2004年度全球百大科学新闻中，有两条来自中国古生物界的重大发现，其中曾引起巨大轰动的就是第一枚翼龙蛋与胚胎的现身。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的研究员汪筱林就是那篇引发轰动论文的第一作者。
　　著名的美国《发现》杂志每年都会在世界范围内评选出100个本年度发生的重大科学事件，而刚刚揭晓的2004年度全球百大科学新闻中，有两条来自中国古生物界的重大发现，其中世界上第一枚翼龙蛋与胚胎的现身引起了巨大的轰动。
　　当这篇关于翼龙胚胎的研究论文发表在国际权威科学杂志《自然》上时，古生物界的专家们惊呼这一发现填补了翼龙发育演化史中的一项空白，它证明了翼龙与其他爬行动物和鸟类一样是卵生的；媒体也争相报道，向人们展示这种生存在亿万年前的神秘动物。
　　与翼龙这种古老生物打交道的人，全世界寥寥无几，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的研究员汪筱林就是一个，他也正是那篇引发轰动论文的第一作者。
　　■迄今为止，世界上还从未发现过翼龙的胚胎化石，然而汪筱林深信在辽西这座天然的化石宝库里，什么样的奇迹都可能发生
　　得到这枚翼龙胚胎化石纯属偶然。2003年4月，汪筱林与同事周忠和正在辽宁锦州义县地区进行野外考察，当地老百姓交给他一件“从来没见过”的东西，是他们在山里挖狼鳍鱼化石时发现的，不知道是否有研究价值。
　　“当时接过来一看，劈开的正负面两块页岩上各有一个鸡蛋大小的椭圆形化石，再用放大镜仔细观察，发现椭圆形里有很多很细小的骨骼。”
　　尽管汪筱林从事了10多年的古生物研究，在辽西也见过形形色色的化石，但激动之情依然难以掩饰。根据蛋的大小和骨骼的特征，他和周忠和大致判断有可能是翼龙的胚胎！迄今为止，世界上还从未发现过翼龙蛋化石，更不用说翼龙的胚胎化石了，然而汪筱林深信在辽西这座天然的化石宝库里，什么样的奇迹都可能发生。他们满怀期待地将化石带回了北京的研究所。
　　显微镜下的一切，最终肯定了初步的判断。让汪筱林更加惊喜的是，胚胎的骨骼不但完整，头骨和牙齿清晰可见，而且还保存了翼膜纤维和皮肤的印痕。若它展开两翼，有27厘米长，如果长大成年，将是一只大型的翼龙。
　　翼龙属于会飞的爬行动物，传统观念认为爬行动物都是生蛋的，如此推测翼龙也应该是卵生，但长时间以来科学家们苦于没有证据，对翼龙究竟是胎生还是卵生无法定论。辽西翼龙胚胎化石的出现，第一次证明了翼龙是卵生的事实。
　　化石的骨骼和软组织结构还显示出这只翼龙很快就要破壳而出，但突如其来的灾难却让它夭折了。汪筱林推断这枚翼龙蛋正在湖边的软泥上孵化，火山爆发造成的突发自然灾难导致它突然死亡，而后又被火山灰快速埋藏起来。辽西之所以蕴藏如此丰富的生物化石，同样也是出此原因。
　　尽管古生物学家在1784年就发现了第一件翼龙化石，比发现恐龙早半个多世纪，但它的祖先是谁至今没人知道，翼龙的起源仍然是个谜。一件翼龙胚胎化石，还不足以让人们完全了解这种在地球上成功生存了近1.6亿年的远古动物。
　　然而它的现世绝对是令人振奋的。两百年来，数以万计的恐龙蛋化石在全球许多地方都已经被发现，恐龙的胚胎化石在亚洲、欧洲和南美洲大陆也陆续有所披露，但人们迟迟未见翼龙蛋化石或胚胎化石的踪影。由于翼龙与鸟一样，骨骼是中空的，能被完整地保存下来相当困难，更不用说一个小小的胚胎了。但奇迹总被辽西这片大地所创造，自1990年开始，研究人员在那里已经发掘出20多种鸟、10多种带羽毛的恐龙和10种以上的翼龙的化石。辽西得天独厚的古地理背景和埋藏环境，让一切都变得皆有可能。
　　■成年满洲鳄的腹腔中，竟然保存着7个几乎完整的同种满洲鳄幼体的头骨！这样奇特的化石保存现象，汪筱林还是第一次见到
　　就在意外得到翼龙胚胎化石的同时，汪筱林和周忠和又从当地老百姓手中获得一件采自义县金刚山的楔齿满洲鳄化石。满洲鳄化石在辽西非常常见，也不是汪筱林研究的主要项目，但这件化石还是引起了他的注意。
　　“我仔细观察这只满洲鳄，发现它的腹部保存的骨骼特别乱，有很多细小的骨骼叠压在一起，隐隐约约可以看见一些小的头骨。”
　　貌似普通的满洲鳄化石经过半年的修理之后，让汪筱林大吃一惊。这只成年满洲鳄的腹腔中，竟然保存着7个几乎完整的同种满洲鳄幼体的头骨！这样奇特的化石保存现象，汪筱林还是第一次见到。
　　“爬行动物一般是卵生，也发现过卵胎生的，先在肚子里孵化出来。但这只满洲鳄腹中只保存完整的头骨，几乎没有保存头后骨骼，所以它不可能是怀孕，而是主动嗜食了同类幼仔。”
　　其实许多现生嗜食同类的动物也具有类似的捕食行为。而这些幼仔究竟是不是这只满洲鳄产下的，则无从知晓了。
　　让汪筱林感到兴奋的是，这是在热河生物群中发现的第一件脊椎动物嗜食同类的化石证据，也是最早的关于脊椎动物嗜食同类行为的化石证据。
　　“在此之前，比较可靠的嗜食同类的化石证据只有两个，一个是距今7000万年前生活在马达加斯加西北部的恐龙———犸君颅龙，另一个是距今10万年前生活在法国的原始尼安德特人，而这只满洲鳄比犸君颅龙还要早5000万年。”
　　汪筱林在一篇科普文章里写道：嗜食同类的现象在现生动物界中并不令人惊讶，雌螳螂在交配后会吃掉雄螳螂；当一只雄性狮子占领一块新领地后，它会杀死这个领地里新出生的幼狮，然后繁衍自己的后代。但在脊椎动物的演化历史上，却很少发现嗜食同类的化石证据，除去由于化石记录的不完整和化石保存条件的限制，也从侧面反映出在地球生命的演化过程中，这种奇特的生态习性并不常见。
　　1.2亿年前的满洲鳄为什么要吃自己的同类，汪筱林做出这样的解释：“可能是早白垩世辽西地区频繁的火山爆发导致了环境的恶化和食物的暂时短缺，也可能是满洲鳄为了平衡快速的繁殖数量，用来降低生存空间的压力。”
　　■野外生活似乎很投合他这个西北人的豪放性格，他曾经在4个多月的时间里马不停蹄地考察了9个省
　　与古生物化石朝夕相伴，探索亿万年前地球舞台上上演的一段生命史，这就是一个古生物学家的乐趣所在，也是他将为之奋斗一生的使命。
　　因为从小喜欢大自然，向往四处行走的工作，在当年报考大学的志愿表里，汪筱林填的全部是地质院校。自己出生在大西北，就偏偏选择东北的长春地质学院，满足自己远行的梦想。毕业实习时，他跟随老师到山东寻找金刚石，带队的老师是学沉积岩的，在野外常常趴在地上观察地质现象，拿起一块岩石就大致能够推断它的形成环境，这让汪筱林觉得十分有趣，等回校参加研究生考试时，就报了沉积学专业。
　　大自然中的沉积岩就像一本讲述地球演化历史的百科全书，而蕴藏其中的石油、煤和生物化石则像是多姿多彩的插图，这些都深深吸引着汪筱林。取得硕士学位后，汪筱林留校进入校博物馆工作。1990年，校博物馆与省里合作，在黑龙江的嘉荫地区进行为期两年的恐龙发掘工作，这也是汪筱林最早接触大型动物化石的开始。
　　“那时，一件恐龙化石骨架就是一座博物馆的镇馆之宝，馆里希望能找到恐龙化石。而化石就埋藏在沉积岩中，我是学沉积学的，对化石的形成和埋藏有比较深入的了解。”
　　发掘地点就位于黑龙江的江边上，那里也是我国最早发现恐龙的地方。白天他和其他成员一起坐船逆流而上，在当地森林防火部队的协助下进行挖掘，晚上回到江边的住处，大家一块畅饮东北军垦农场自己酿造的白酒。
　　野外生活似乎很投合他这个西北人的豪放性格，还在读研期间，他就参加过当时地矿部的一项重大科研项目，几乎跑遍了整个华南地区，研究对比3亿多年前的海相地层和古生物化石。他曾经在4个多月时间里马不停蹄地考察了9个省，一个人测剖面、做记录、采集标本。对他来说，发现和探索未知事物的乐趣都是无法形容的，当得到一件重要的古生物化石，激动的心情更是难以抑制。
　　挖掘行动没有让博物馆失望，两年中，他们得到了几十件标本，还发现了一些头骨的材料。汪筱林也经手熟悉了从野外的地点寻找、发掘、修理、制作石膏模型，到装架陈列这一整套的程序。古生物研究是材料的科学，拥有了材料才能获得发言权，丰富的野外经验为汪筱林日后在古生物领域取得的成就打下了坚实的基础。
　　■地震过后石头都松动了，当一行人走到一条沟边时，抬头看剖面的汪筱林一脚踩在石头上，连人带石头滚到山下，人暂时休克了
　　寻找恐龙的任务结束后，汪筱林被调到能源地质系任教，不久就与辽河油田合作，在辽西开展石油调查工作。当他们来到义县金刚山地区的时候，当地老百姓对考察人员说，他们挖出一只像鸡那么大的恐龙。对古生物化石已经产生浓厚兴趣的汪筱林提出想看一看，但老百姓没有同意，他随即给北京的古脊椎与古人类研究所去信，告知研究人员这条信息。
　　汪筱林联络到的正是年轻的鱼类学家周忠和，后来成为他最密切的合作伙伴。早在1990年9月，周忠和在辽宁朝阳波罗赤考察时，就偶然发现了华夏鸟，这是国内研究人员发现的第一件鸟化石，自此他也改变了自己的研究方向。在汪筱林的提议下，周忠和来到金刚山，打听那只“像鸡那么大的恐龙”，却意外得到了发现于北票尖山沟的第一个孔子鸟标本。经过研究，孔子鸟比华夏鸟的时代还要早，当时国内学者普遍认为它与始祖鸟的生存年代相差不多。华夏鸟和孔子鸟的发现，引起了古生物界的轰动。
　　古脊椎与古人类研究所在古生物界和地质界都拥有显著地位，让汪筱林十分向往，一直想报考所里的博士生，虽然联系了几次，却总下不了决心，担心自己考不上。1995年的8月，他带学生去野外实习，等2个月后返回学校时，收到好几封古脊椎所的来信，所里的招生老师鼓励他一定要报考，于是他参加了10月份的考试。   汪筱林如愿以偿地考取了古生物学与地层学专业的博士生，但还未报到，他报考的导师周明镇院士却不幸去世了。
　　“当时学校跟石油部门又合作一个项目，在包头地区寻找有前景的油田。我喜欢出野外，收拾了东西又出发了。”
　　1996年5月3日的那天，他和另外4人正在野外观察剖面。“中午，我们坐在一座小山包上画图、做记录。一个放羊的老头跟我们聊天，说今天很奇怪，羊儿不吃草，使劲往山顶上跑。正说着就传来轰隆隆的巨响，刚开始我们以为是矿上放炮，但马上就意识到地震了。山上风很大，我们抓着树还晃得厉害。周围到处冒烟，全是悬崖倒塌下来砸出的灰尘。”
　　回到驻地汪筱林才得知包头发生了6.4级地震，而他们当时就在震中。但野外考察并没有因为大地震而中断。地震过后石头都松动了，一天一行人正走到一条沟边时，汪筱林抬头专注地看剖面，一脚踩在石头上，连人带石头滚到山下，人暂时休克了。
　　仗着年轻，汪筱林没有在意，继续考察工作。等到第五天，他的腰彻底直不起来了。去包头医院检查，医生告诉他是急性腰挫伤，腰椎曲度异常，必须静卧休息。
　　■汪筱林加入了古脊椎所的“辽西热河生物群课题组”，在辽西展开有史以来规模最大的野外调查与发掘
　　回到长春治疗了一段时间后，他来到北京上课，又开始了野外考察的生活。读博期间，他跟项目几乎走遍了整个中国的北方。从辽西冀北纵贯鄂尔多斯盆地、考察甘青交界的大通河两岸、穿过河西走廊，又翻过阿尔金山到达柴达木盆地的腹地。不论是原始森林或戈壁大漠，所到之处大多是没有人烟的地方，野外工作的艰辛和来自大自然不可抗拒的危险丝毫没有消退他的热情。
　　1997年，汪筱林加入了古脊椎所的“辽西热河生物群课题组”，成为一名骨干队员，与课题组的同事一起在辽西展开有史以来规模最大的野外调查与发掘。
　　自2000年至今，作为这个学术团体的野外考察负责人，他先后带队主持了辽宁北票四合屯、张家沟、陆家屯，朝阳上河首，内蒙古宁城道虎沟与甘肃酒泉马鬃山的大型化石发掘工作，发现了大量两栖类、恐龙、翼龙、鸟类和哺乳类等脊椎动物的化石。频繁的野外工作让古脊椎所这个学术团队呈现出一派欣欣向荣的气氛。
　　热河生物群是指距今一亿多年的白垩纪早期，生活在我国北方、蒙古、西伯利亚以及朝鲜和日本等地的古老生物群。1928年美国著名地质古生物学家葛利普教授出版了一部科学著作———《中国地质史》。在这部书里，他第一次提出了“热河动物群”这个名词，用来代表分布于东亚狼鳍鱼岩层的综合化石群，化石群的经典产地就位于当时的热河省。新中国成立以后，热河省被撤消，所属区域被划归辽宁省、河北省和内蒙古自治区。
　　辽西热河生物群的重大发现始于上个世纪90年代初，随着一件件重要化石的不断涌现，研究内容由最初的中生代鱼类和地层，逐渐扩大到鸟类、哺乳类、恐龙、翼龙、两栖类等化石、环境诸多领域。辽西这座令全世界瞩目的天然化石宝库，使我国一代青年古生物学家脱颖而出，推动了古生物学领域迅速而顺利地跨越过了“文化大革命”所造成的人才断层。
　　■目前，我国科学家发现的翼龙有十几种，而他研究命名的就有五种，同时还参与研究了十多种恐龙
　　加入课题组后，翼龙就成为汪筱林研究的一个重点内容，尤其对辽西地区翼龙的探索，他付出了大量心血。
　　“过去，翼龙的化石很少被发现，与恐龙相比，人们对翼龙的了解比较少，曾经以为它是恐龙的一种。随着辽西翼龙化石的大量出现和研究的深入，我们对翼龙的认知也不断增加，并取得了一定的成绩。”
　　目前，我国科学家发现的翼龙有十几种，而他研究命名的就有郝氏翼龙、热河翼龙、中国翼龙、朝阳翼龙和辽宁翼龙五种，这其中又以带“毛”的热河翼龙和无齿的中国翼龙最具意义。
　　“因为翼龙会飞，过去许多学者认为翼龙应该是高新陈代谢的温血动物，但一直没有很好的证据。德国和哈萨克斯坦曾经发现过一些带‘毛’的翼龙，但毛保存得不好。2001年在内蒙古宁城发现的热河翼龙，全身长满毛，并且还保存非常好的翼膜，为翼龙是温血动物提供了直接有力的证据。”
　　即使在汪筱林这样的翼龙专家眼里，翼龙依然是一种很奇特的动物，它起源于约2.25亿年前的晚三叠世，绝灭于6500万年前的白垩纪末期。翼龙是恐龙的近亲，与恐龙同生同灭。它出现时便能在空中翱翔，比鸟类早约7000万年飞上蓝天，是第一个会飞的爬行动物。当恐龙成为陆地霸主时，它们独占了天空。
　　恐龙作为汪筱林最早接触的古生物化石，也倾注了他不少精力，至今合作研究命名了十多种各类恐龙，仅带羽毛的恐龙就不下10种，从早期的北票龙、中国鸟龙，到“四翅”小盗龙等一系列带毛的恐龙，每一次发现无不引起关注。
　　■他与世界上测定同位素年龄的权威实验室———美国伯克利地质年代中心联手，第一次为热河生物群义县组测定了非常精确的同位素年龄
　　地质学的专业背景为汪筱林研究古生物占据了优势。1999年，他又进入中国地质大学进行了两年的博士后研究。近十年来，几乎每年有三四个月的时间，他都奔波于辽西的野外，从事地质调查、化石层位和地点的考证及化石发掘。野外的他，被风沙、烈日将皮肤染得粗黑，让人难以把眼前的他与实验室里的科研人员联系起来。
　　依靠大量的野外勘察，汪筱林与合作伙伴将辽西上百个化石地点的化石层位和时代都研究得较为清晰，而且建立起热河生物群的地层层序的框架。他还与国内外著名的同位素年代学实验室合作，对辽西地区的不同化石层位进行同位素年龄的测定，很多地层更是首次被测定出精确的年龄数据。有关热河生物群地层和时代的研究取得了重大进展。
　　“世界上其他任何化石地点，虽然有化石但没有可以测年的火山灰，因此无法精确测定同位素年龄，只能根据化石对比，进行大致的时代判断。而辽西非常幸运，两者都兼备。”“过去近一百年来，对于热河生物群的时代一直存在争论，有人认为是白垩纪，有人认为是侏罗纪。”
　　1999年，他与世界上测定同位素年龄的权威实验室———美国伯克利地质年代中心联手，第一次为热河生物群义县组测定了非常精确的同位素年龄———1.25亿年，从而确立了热河生物群的时代为早白垩世。
　　有关地层测年的论文在英国的《自然》杂志发表后，此种结论被国内外的学者广泛采用。
　　■学术团队获得的一系列成就使得中国的古生物学界在国际上声名鹊起
　　近年来，汪筱林在《自然》等国内外学术刊物上发表了50多篇论文，作为主要研究者，他们的学术成果分别被科技部评为1999、2000和2003年度中国基础科学研究十大新闻。个人的研究项目取得进展的同时，他所在的学术团队也获得了一系列成就，加强了我国在这一国际前沿领域的领先地位，使得中国的古生物界在全世界声名鹊起。2000年，古脊椎所承办了国际古鸟类与进化类大会，这也是因我国在辽西发现大量鸟类和带羽毛恐龙化石而得到的认可。
　　“会前，七八十位国际古生物学家来到辽西进行为期四天的野外考察活动。这些学者在四合屯发掘地点考察的两个小时期间，现场就挖掘出一只孔子鸟，他们非常兴奋。”
　　国外很多古鸟类学家在实验室研究了一辈子鸟化石，却没有条件和运气亲眼目睹鸟化石从岩石里露面。而作为大会野外考察领队的汪筱林对四合屯的地层和化石层位早已了如指掌，结果果然不出所料。
　　“这次会议的影响非常大，之后只要我们在辽西进行化石发掘，国际上的重要媒体都会跟踪报道。”汪筱林对化石发掘地点的选择也被公认为“神了”，没有一次不是满载而归。
　　“辽西热河生物群课题组”的近十位成员，都是三四十岁的青壮年学者。团队的合作精神，使他们在野外获得了丰富的材料。从1998年至今，课题组的成员们共发表了一百多篇科学论文，世界顶级的学术刊物《自然》和《科学》发表了20余篇他们的论文，并多次对他们的成果进行专文介绍和评述。他们获得了国家自然科学基金“创新群体基金”，被评为国家人事部与中国科学院先进集体，又荣获了中国科学院创新贡献团队的称号和首届中国科学院杰出成就团体奖。作为团队的主要成员与学术骨干，汪筱林为拥有这些优秀的研究伙伴感到由衷的自豪。
　　■只有通过对生物演化与地史变迁的研究探索，人类才能找到自身在自然界中的真正位置
　　在辽西开展了近10年的工作后，目前，课题组正将研究的范围向辽西的四周扩展。热河生物群的分布非常广泛，它的最西部边缘达到了甘肃的北部。去年7月，汪筱林带领考察队在甘肃酒泉的马鬃山进行了第一次发掘，拉开了一个新舞台的帷幕。
　　热河生物群为何得到古生物学家如此的青睐，汪筱林说：“现在地球上生态系统的雏形就形成于中生代的这一时期，被子植物、鸟类、哺乳动物以及目前的海陆分布格局，都从这一时期开始分化，因此关于热河生物群的研究，对今天的地球也具有重大的意义。”
　　纵观地球的演化历史，古生物学家发现，地球出现温室效应的时期恰恰都是生物大发展的时期，热河生物群之所以辐射如此广泛，也是火山爆发、二氧化碳增多、地球温度升高的环境变化，对陆生和浅海的生物产生了积极的影响。   “今天，影响地球最大的因素是人类的活动，现在出现的温室效应造成大量生物的快速消亡，反映出人类对地球的过度索取是罪魁祸首，这让我们人类不得不进行反思。”
　　不了解过去，就无法预知未来。将人类放进地球生命的演化史中，不过是沧海一粟，只有通过对生物演化与地史变迁的研究探索，人类才能找到自身在自然界中的真正位置。
　　足迹踏遍大江南北，人生也步入了中年。但对汪筱林来说，少年时期的梦想始终没有改变。头戴草帽，满身灰土地伏在岩层上敲敲打打，探索远古的秘密，任思绪在亿万年中穿行。即使腰椎的疼痛偶尔会提醒他这个梦已持续了很久，他依然满足，作为中国古生物界的一员，何等幸运。
来源：北京青年报