新疆哈密發(fā)現(xiàn)大型恐龍化石，命名為“中國絲路巨龍”

2021-08-13 12:21:15

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供稿：網(wǎng)友

自然（Nature）旗下的國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）于2021年8月12日在線發(fā)表了中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所汪筱林帶領(lǐng)的中國和巴西合作團(tuán)隊(duì)的研究論文“The first dinosaurs from the Early Cretaceous Hami Pterosaur Fauna, China”，報(bào)道了新疆早白堊世翼龍動物群中恐龍化石的最新研究成果。這次報(bào)道的3件恐龍化石都屬于蜥腳類的多孔椎龍類（Somphospondylan），化石均不完整，分別保存了一段關(guān)聯(lián)的頸椎、一段關(guān)聯(lián)的尾椎和一段薦椎，另外還有一枚與尾椎保存在一起的獸腳類恐龍的牙齒。依據(jù)頸椎特征建立了盤足龍類（Euhelopodidae）一新屬新種：中國絲路巨龍（Silutitan sinensis）；依據(jù)尾椎特征建立了巨龍類（Titanosauria）一新屬新種：新疆哈密巨龍（Hamititan xinjiangensis）。這是新疆下白堊統(tǒng)地層中首次報(bào)道的多孔椎龍類恐龍，也是哈密翼龍動物群恐龍化石的首次報(bào)道。中國絲路巨龍和新疆哈密巨龍的研究增加了哈密翼龍動物群的多樣性，同時(shí)也增加了我國早白堊世蜥腳類恐龍的多樣性。兩種多孔椎類恐龍的出現(xiàn)，為這一恐龍類群的演化提供了新的信息，進(jìn)一步證明了亞洲早白堊世多孔椎龍恐龍的廣泛多樣性。

新研究的三件恐龍化石骨骼保存示意圖（Maurilio Oliveira繪）
紅色（頸椎）：中國絲路巨龍；黃色（尾椎）：新疆哈密巨龍；綠色（薦椎）：未命名化石

多孔椎龍類，蜥腳類恐龍中的超大個子家族

多孔椎龍類是蜥腳類恐龍巨龍形類（Titanosauriformes）中的一支，生存于侏羅紀(jì)晚期至白堊紀(jì)晚期，多樣性比較豐富，其化石在全球各大陸都有發(fā)現(xiàn)。多孔椎龍類大多體型龐大，如阿根廷龍和黃河巨龍?bào)w長都超過30米。多孔椎龍類主要特征包括頸部和前肢較長，至少具有15節(jié)頸椎，不同于尾巴極長和前肢較短的梁龍類；牙齒呈棒狀，不像腕龍類那樣具有勺狀的牙齒。多孔椎龍類恐龍各物種之間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系尚存在爭議，一些研究者認(rèn)為多孔椎龍類由巨龍類和包括盤足龍類在內(nèi)的若干基干物種組成；另一些研究者則認(rèn)為多孔椎龍類僅由巨龍類和若干基干物種組成，盤足龍類不屬于多孔椎龍類。近年來，多孔椎龍類的化石在我國一些地方的白堊系地層中陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)和研究報(bào)道，其主要分布在甘肅、河南、山東、遼寧、廣西等地區(qū)，其中上世紀(jì)20年代盤足龍化石最早發(fā)現(xiàn)于山東蒙陰。之前，在新疆白堊系地層中還沒有發(fā)現(xiàn)過多孔椎龍類化石，唯一的蜥腳類恐龍是在準(zhǔn)噶爾盆地下白堊統(tǒng)吐谷魯群發(fā)現(xiàn)的似亞洲龍，由于標(biāo)本破碎，其分類位置和命名有效性尚存在爭議。

化石發(fā)現(xiàn)于新疆早白堊世哈密翼龍動物群

新研究的恐龍化石由中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所汪筱林研究員領(lǐng)導(dǎo)的哈密科考隊(duì)發(fā)現(xiàn)于吐哈盆地下白堊統(tǒng)吐谷魯群勝金口組中，與哈密翼龍化石共生保存。由于化石長期暴露于極干旱強(qiáng)風(fēng)沙的戈壁地區(qū)，在地表風(fēng)化破碎嚴(yán)重，科考隊(duì)分別于2008年、2013和2016年進(jìn)行了搶救性采集。自2006年以來，中科院古脊椎所哈密科考隊(duì)連續(xù)十多年在哈密戈壁進(jìn)行科考工作，發(fā)現(xiàn)了罕見的哈密翼龍動物群，這一地區(qū)已經(jīng)成為世界上分布面積最大和最富集的翼龍化石產(chǎn)地，上億數(shù)量的翼龍?jiān)?jīng)在這里繁衍生息，是名副其實(shí)的翼龍伊甸園。通過十多年的科學(xué)考察和搶救性采集，在翼龍研究上取得了若干令人矚目的成果，不但首次發(fā)現(xiàn)三維立體保存的雌雄翼龍個體，同時(shí)發(fā)現(xiàn)大量3D保存的翼龍蛋和翼龍胚胎與之共生。2014年在《現(xiàn)代生物學(xué)》（Current Biology）以封面文章報(bào)道大量幼年到成年的雌雄翼龍，命名了哈密翼龍動物群中的第一個物種——天山哈密翼龍，同時(shí)報(bào)道了世界上首枚三維立體保存的翼龍蛋，揭示了哈密翼龍具有類似于現(xiàn)生爬行動物錦蛇的革質(zhì)蛋殼結(jié)構(gòu)，顯示翼龍群居生活。2017年在《科學(xué)》（Science）報(bào)道了一件超過200枚翼龍蛋、胚胎和骨骼化石三位一體保存的重要標(biāo)本，其中16枚翼龍蛋含有三維立體保存的胚胎化石，這也是全世界首次發(fā)現(xiàn)3D翼龍胚胎。通過對包括胚胎等骨骼在內(nèi)的骨組織學(xué)和個體發(fā)育研究，認(rèn)為哈密翼龍具有快速生長的骨骼結(jié)構(gòu)，屬于相對早熟型的發(fā)育模式，出生后還不能飛行，尚需要父母照顧，這些發(fā)現(xiàn)和研究揭示了翼龍這一特殊的飛行爬行動物的生命史。通過多年的野外考察及埋藏學(xué)、沉積學(xué)和地層學(xué)的相關(guān)證據(jù)，認(rèn)為這些數(shù)量巨大的翼龍經(jīng)歷了多次白堊紀(jì)湖泊風(fēng)暴事件，導(dǎo)致其集群死亡并被快速埋藏。此次研究的蜥腳類恐龍是哈密翼龍動物群中首次發(fā)現(xiàn)的非翼龍類脊椎動物，均產(chǎn)自于哈密翼龍化石的相當(dāng)層位，三件標(biāo)本的產(chǎn)出地點(diǎn)相距約2-5 km。

新的恐龍被命名為中國絲路巨龍與新疆哈密巨龍

由于化石暴露地表風(fēng)化極其嚴(yán)重，三件標(biāo)本僅殘存了部分表面破碎的椎體，搶救性采集后，科考隊(duì)技術(shù)人員對埋藏在巖石中沒有暴露地表的另一側(cè)進(jìn)行了科學(xué)修理。修理后顯示，三件標(biāo)本分別為6節(jié)關(guān)聯(lián)的頸椎及頸肋、7節(jié)關(guān)聯(lián)的尾椎和一段破碎的薦椎，其中前兩件標(biāo)本分別被命名為中國絲路巨龍和新疆哈密巨龍。新的恐龍名稱來源于化石產(chǎn)地以及這類恐龍巨大的體型，代表了這類大型恐龍發(fā)現(xiàn)在中國新疆哈密，哈密又是“一帶一路”絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶上的重鎮(zhèn)，以此來紀(jì)念自古以來中國連通世界的偉大的絲綢之路。

中國絲路巨龍保存了6節(jié)關(guān)聯(lián)在一起的較完整的頸椎，分別為第10-15節(jié)，單個頸椎的長度在455-540 mm之間，6節(jié)頸椎的總長度約3米，是我國山東蒙陰發(fā)現(xiàn)的早白堊世師氏盤足龍（體長約15米）對應(yīng)頸椎平均長度的近2倍，保守估計(jì)中國絲路巨龍的體長超過20米。其鑒定特征包括中后部頸椎的后關(guān)節(jié)突-橫突隔板的側(cè)腹部分叉，椎體-橫突后隔板的前部分叉，副突-橫突隔板具有發(fā)育的腹側(cè)凸緣，中后部頸椎的橫突與肋骨的接觸面的前后面均收縮等。詳細(xì)的形態(tài)學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，中國絲路巨龍頸椎存在一厚的上突-前關(guān)節(jié)突隔板和呈下垂?fàn)畹念i肋，與其它保存頸椎的盤足龍類相比，其頸椎的上突-前關(guān)節(jié)突隔板的方向、前關(guān)節(jié)突-橫突隔板的方向、頸椎椎體側(cè)凹的發(fā)育程度等特征與其它已知的物種存在明顯的差別。與中國絲路巨龍保存在一起的還有一殘破的哈密翼龍下頜，說明這些大型的巨龍類恐龍與哈密翼龍共同生活在白堊紀(jì)的天空和陸地。

新疆哈密巨龍保存了7節(jié)關(guān)聯(lián)在一起的尾椎，分別為第4-10節(jié)，中間5節(jié)較完整，單個尾椎長度從210-320 mm不等，是蒙古發(fā)現(xiàn)的晚白堊世后凹尾龍（體長約12米）對應(yīng)尾椎平均長度的約1.5倍，保守估計(jì)新疆哈密巨龍的體長約為17米。其鑒定特征包括尾椎神經(jīng)嵴和神經(jīng)弓的高度總和大于椎體高度，最前部尾椎的椎弓矢狀擴(kuò)展，后關(guān)節(jié)突隔板與神經(jīng)棘橫突隔板窩深，最前部尾椎的橫突指向上方，尾椎序列的橫突從指向上方到指向下方轉(zhuǎn)變突然，沒有過渡等。新疆哈密巨龍是亞洲發(fā)現(xiàn)的為數(shù)不多的巨龍類的蜥腳類恐龍之一，它展示了蜥腳類不尋常的組合特征。研究者詳細(xì)比較了哈密巨龍和其它巨龍類的形態(tài)特征，發(fā)現(xiàn)新疆哈密巨龍的尾椎椎體長度、前凹形的尾椎椎體、尾椎椎體側(cè)面接近腹部具有的隆嵴、橫突的形狀和方向等特征與東亞已知的其它巨龍類有著明顯的差別。與新疆哈密巨龍共同保存的還有一枚獸腳類恐龍牙齒，這也是哈密翼龍動物群中首次報(bào)道的獸腳類恐龍化石。由于在新疆哈密巨龍的骨骼上未發(fā)現(xiàn)獸腳類恐龍的牙印，不能確定是否存在獸腳類恐龍進(jìn)食巨龍類尸體的現(xiàn)象。蜥腳類都是四足行走食植性的，這些大型食植恐龍和食肉獸腳類恐龍的發(fā)現(xiàn)和研究，大大增加了哈密翼龍動物群物種和生態(tài)多樣性。

系統(tǒng)發(fā)育分析基本確認(rèn)了兩類新恐龍的分類位置

由于多孔椎龍類恐龍的物種數(shù)量比較多，前人的系統(tǒng)發(fā)育研究對不同的演化支各有側(cè)重。研究者選取2019年最新的兩個系統(tǒng)發(fā)育矩陣對哈密新發(fā)現(xiàn)的多孔椎龍類的系統(tǒng)發(fā)育位置進(jìn)行了分析，其中Filippi等側(cè)重于包含多孔椎龍類在內(nèi)整個巨龍形類的系統(tǒng)演化關(guān)系，共含有83個物種和405個特征；Mannion等則側(cè)重于多孔椎龍類的系統(tǒng)演化，共含有120個物種和548個特征。由于新標(biāo)本中薦椎化石比較破碎，可用于鑒定的特征較少，僅能確認(rèn)其屬于多孔椎龍類，所以在系統(tǒng)發(fā)育中基本沒有考慮。

為了確定頸椎和尾椎是否屬于同一類型，將頸椎和尾椎的特征作為一個整體放入兩個矩陣中進(jìn)行分析，這個組合類型與盤足龍屬（Euhelopus）構(gòu)成姐妹群，但支持這一姐妹群的特征僅為頸椎的特征，同時(shí)卻使得嚴(yán)格合意樹比原來的結(jié)果增加了很多未解決的多分支結(jié)構(gòu)。再將頸椎和尾椎的特征分開，作為兩個類型進(jìn)行分析，以頸椎為代表的中國絲路巨龍?jiān)趦蓚€矩陣的分析中都和盤足龍屬構(gòu)成姐妹群，且有多個特征支持，代表與盤足龍有著密切的親緣關(guān)系，所以中國絲路巨龍屬于盤足龍類。而以尾椎為代表的新疆哈密巨龍?jiān)趦蓚€矩陣的分析中都位于巨龍類中，但是新疆哈密巨龍的加入使得整個巨龍類增加了未解決的多分支結(jié)構(gòu)，同時(shí)其本身的系統(tǒng)位置在兩個矩陣的分析中也不相同，所以其更進(jìn)一步的系統(tǒng)位置還不能確認(rèn)，需要新的化石材料和進(jìn)一步的研究。

該研究由中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所/中國科學(xué)院大學(xué)、巴西國家博物館/里約聯(lián)邦大學(xué)、吉林大學(xué)、北京自然博物館和哈密博物館等單位合作完成。中科院古脊椎所/中國科學(xué)院大學(xué)汪筱林研究員為論文第一作者兼共同通訊作者，巴西國家博物館/里約聯(lián)邦大學(xué)Alexander Kellner教授為共同通訊作者，其他作者還包括巴西國家博物館Kamila Bandeira，中科院古脊椎所/北京自然博物館裘銳博士、中科院古脊椎所蔣順興副研究員、吉林大學(xué)/巴西卡里里地區(qū)大學(xué)程心副教授和哈密博物館馬迎霞研究館員。

該研究得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)B、中科院青促會、中科院古脊椎所野外發(fā)掘經(jīng)費(fèi)及重點(diǎn)部署項(xiàng)目、哈密地方政府合作項(xiàng)目和高山科學(xué)促進(jìn)中心等支持。

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