科学家对数百万年前恐龙的生活方式有了令人惊讶的新发现

Dinosaur fossils.
Fossils, and ash particles found alongside, have given researchers new insights.Image: Unsplash/Boukaih
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  • 一项最新发现表明,早在1.93亿年前,恐龙就已显现出复杂的群居行为。

  • 此次发现包括100多枚恐龙蛋,以及80只幼年和成年恐龙的部分骨骼。

  • 这些化石按年龄和类别分布——恐龙蛋、幼年个体和成年个体各自聚集——强烈表明它们具有复杂的类群居社会结构。

  • 研究人员利用沉积层中发现的火山灰为这一发现测定年代。

借用电影《侏罗纪公园》中的一句台词:恐龙确实会群居。一项新研究显示,这些史前生物群居的时间比此前认为的早得多。

今天发表在《Scientific Reports》上的一篇论文中,来自麻省理工学院、阿根廷和南非的研究人员详细介绍了他们的发现:一群保存异常完好的早期恐龙,早在1.93亿年前就已显现复杂的群居行为,比其他恐龙群居记录早了4000万年。

自2013年以来,团队成员在巴塔哥尼亚南部一处化石丰富的沉积层中,发掘出100多枚恐龙蛋(大小约如鸡蛋)以及80只幼年和成年恐龙的部分骨骼。

研究人员利用X射线断层成像检查蛋内情况,无须将蛋打碎;他们发现其中保存着胚胎,并据此确认这些化石都属于Mussaurus patagonicus——一种食草恐龙,生活在侏罗纪早期,被归为蜥脚形亚目,是后来漫步于地球、体型庞大且长着长脖子的蜥脚类恐龙的先祖。

令研究人员惊讶的是,这些化石按年龄分布:恐龙蛋和刚孵化的幼体出现在一处,幼年个体的骨骼则集中在附近另一处。与此同时,成年恐龙遗骸在整个发掘地点零散出现,或单独分布,或成对出现。

说明:科学家利用X射线成像扫描恐龙蛋,发现其中保存着胚胎骨骼。Image: Vincent Fernandez

研究人员认为,这种“年龄分群”有力地表明恐龙具有复杂的类群居社会结构。恐龙很可能以群体为单位生活,在共同的繁殖地产卵。幼年个体聚集成“群”,成年个体则四处活动,为整个群体觅食。

团队成员、麻省理工学院地球、大气与行星科学系研究科学家Jahandar Ramezani说:“这可能意味着幼年个体并非跟随父母组成一个小家庭,而是存在一个更大的群体结构,成年个体共同参与抚育整个群体。”

Ramezani为化石间的古老沉积物测定年代,并确定这群恐龙生活在约1.93亿年前的侏罗纪早期。团队的研究结果代表着恐龙社会性群居行为最早的证据。

群居可能让Mussaurus和其他具有社会性的蜥脚形类恐龙获得进化优势。这些早期恐龙起源于三叠纪晚期,当时距一场令许多其他动物灭绝的事件仅有一段时间。无论出于何种原因,蜥脚形类恐龙得以存续,并最终在侏罗纪早期主宰陆地生态系统。

Ramezani说:“我们如今已经观察并记录了恐龙最早期的这种社会行为。这引出了一个问题:群居是否在恐龙早期的进化成功中发挥了重要作用?这为我们了解恐龙如何进化提供了一些线索。”

早期群居

自2013年以来,团队中的古生物学家一直在拉古纳科罗拉达组开展工作。该地位于巴塔哥尼亚南部,以出产早期蜥脚形类恐龙化石而闻名。20世纪70年代,科学家首次在这一地层中发现化石时,将它们命名为Mussaurus,意为“鼠蜥”,因为他们当时以为这些骨骼属于迷你恐龙。

很久以后,包括阿根廷团队成员在内的科学家才发现更大的骨骼,表明Mussaurus成年个体远比其啮齿类动物同名者大。不过,这个名字保留了下来,团队也继续在该地层一处面积仅一平方公里的小区域中发掘出大量Mussaurus化石。

迄今发现的化石来自三个彼此相距很近的沉积层,这表明该地区可能是一个共同的繁殖地,恐龙会定期返回,或许是为了利用有利的季节条件。

团队在发掘出的化石中发现了一组由11具关节相连的幼年个体骨骼,它们彼此交错、重叠,仿佛突然被抛到一起。事实上,从整批化石保存异常完好的状况来看,团队认为这群Mussaurus 可能几乎同时死亡,或许很快就被沉积物掩埋。

根据附近露头中古代植物群的证据,人们长期以来认为,按恐龙时代的尺度来看,拉古纳科罗拉达组形成于相对早期。团队因此提出疑问:这些恐龙是否很早就开始群居?

Ramezani说:“人们早已知道,在侏罗纪晚期和白垩纪,大型食草恐龙表现出社会性行为——它们群居,也有筑巢地点。但一直以来的问题是,这种群居行为最早出现在什么时候?”

群居谱系

为寻找答案,带领这项研究的阿根廷埃吉迪奥·费鲁利奥古生物学博物馆古生物学家Diego Pol,在化石中寻找火山灰样本,送往Ramezani在麻省理工学院的实验室。火山灰可能含有锆石——含铀和铅的矿物颗粒,Ramezani可以精确测量其中的同位素比例。根据铀的半衰期,也就是一半铀衰变成铅所需的时间,他可以计算锆石以及其所在火山灰的年代。Ramezani成功在两份火山灰样本中鉴定出锆石,并测定它们的年代均约为1.93亿年。

由于火山灰与化石出现在相同的沉积层中,Ramezani的分析有力地表明,这些恐龙是在火山灰沉积的同时被掩埋的。一种可能的情形是,干旱和风吹扬尘使这群恐龙挨饿,并迅速将它们掩埋;与此同时,远处一次火山喷发产生的火山灰恰好飘来,沉积在地层中,也幸运地为科学留下了锆石。

综合来看,团队的研究结果表明,Mussaurus以及可能还有其他恐龙,早在1.93亿年前、侏罗纪纪元刚刚开启之时,就已进化出复杂的社会性群居生活。

“证据表明,Mussaurus 在侏罗纪早期通过基于年龄的社会分群优化了觅食能力——新生个体、幼年个体和成年个体显然按年龄分组觅食并死亡。”麦卡莱斯特学院地质学教授Raymond Rogers说。他没有参与这项研究。“如今,大型陆生食草动物中普遍存在这种群居行为。在这种早期恐龙中看到同一现象的明确证据,令人惊叹。”

科学家怀疑,另外两种早期恐龙——Massospondylus(来自南非)和Lufengosaurus(来自中国)——当时也以群体形式生活,不过这些恐龙的年代测定没有那么精确。研究人员认为,如果多个彼此独立的恐龙谱系都曾群居,那么这种社会行为可能更早就已进化,甚至可以追溯到它们在三叠纪晚期的共同祖先。

Ramezani说:“现在我们知道,恐龙在1.93亿年前已经群居。这是恐龙群居行为最早的确凿证据。但古生物学的认识告诉我们,如果在这个时期的这类恐龙中发现社会性行为,它必定起源得更早。”

这项研究部分得到了美国国家科学基金会和阿根廷国家科学技术研究委员会的资助。

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