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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)物群

新研究的恐龍化石由中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)物群中的第一個(gè)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)物群中首次發(fā)現(xiàn)的非翼龍類脊椎動(dòng)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(gè)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(gè)巨龍形類的系統(tǒng)演化關(guān)系，共含有83個(gè)物種和405個(gè)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(gè)物種和548個(gè)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(gè)整體放入兩個(gè)矩陣中進(jìn)行分析，這個(gè)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(gè)類型進(jìn)行分析，以頸椎為代表的中國絲路巨龍?jiān)趦蓚€(gè)矩陣的分析中都和盤足龍屬構(gòu)成姐妹群，且有多個(gè)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€(gè)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(gè)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(gè)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(dòng)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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