我國發現世界級恐龍化石群 龐大的恐龍如何變成輕盈的鳥類？

出品：中國科普博覽、SELF格致論道講壇

近日，我國古生物學家在重慶雲陽縣普安鄉發現世界級恐龍化石群。該考古現場出現了長150米、厚2米、高8米的「恐龍化石牆」，目前已確定基幹蜥腳形類、蜥腳類、獸腳類、鳥腳類、劍龍類五大類恐龍化石。

中科院古脊椎動物與古人類研究所研究員徐星在發掘成果發布會上說：「基於已有的信息，我們能夠肯定地說，重慶雲陽普安恐龍化石群是一個世界級的侏羅紀恐龍化石群，代表近年來世界恐龍研究領域的一個重大發現。」

圖片來源：新華網

那麼，古生物學家們是怎麼知道哪裡有恐龍化石的？他們是如何通過尋找到的化石去發現恐龍的種類和恐龍的演化呢？研究員徐星將用他尋找四翼恐龍的有趣故事告訴我們答案，並且讓我們知道十幾噸重的大恐龍如何變成小小鳥飛向藍天。

在中科院「SELF格致論道」公益講壇上，徐星博士做了一場關於四翼恐龍的精彩報告。小編整理了一下報告內容，帶大家走入四翼恐龍的世界。

視頻：徐星——尋找四翼恐龍

如今，鳥類是由恐龍的一支演變而成已經是大家認可的說法。不過龐大的恐龍怎麼會變成輕盈的鳥類呢？它是如何長出羽毛，又是怎麼學會飛的呢？長久以來每門科學都有問題，只要有問題存在就有人試圖解決問題，這是每個科學家矢志不渝在做的事情。現在，就有很多科學家在想辦法探索恐龍怎麼飛向藍天這樣的問題。

幾種假說

恐龍生活在地面上，很可能就像今天的飛機一樣，通過奔跑，慢慢演化出飛行結構進而翱翔藍天。

另外一種假說認為會飛的動物會藉助重力學會飛行，恐龍也是如此，從力學角度來解釋這種說法自然是容易的。此外還有假設認為一些早期的恐龍在奔跑爬坡當中慢慢演化出了翅膀，然後學會了飛行。

提出假說只是第一步，對古生物學來說關鍵必須找到證據，而這個證據就是化石。下面我們就跟隨著徐星博士的經歷來探尋四翼恐龍的發現。

尋找化石的漫漫長路

對於徐星來說，工作很大一部分是尋找化石證據，並用這些證據解答像飛行起源等一系列的古生物問題。

那麼，怎麼知道哪裡有化石呢，又是怎麼採集這些化石的呢？對於公眾來說這可能根本無法想像。

不過古生物學家通過地質圖來了解地球表面哪個區域可能有化石，這是恐龍古生物學家最常用的研究渠道。徐星的工作環境大多是戈壁沙漠地區的無人區，他和團隊每天的工作很簡單，從清晨到晚上，睜大雙眼在目標岩石中尋找化石，一天要走20公里，片刻不敢懈怠。

也許有人會問，為什麼走那麼慢？因為對於找化石來說，走得太快會錯失很多的機會，這種漫長的尋找是找到化石的重要步驟。

如果運氣好找到了化石，還要判斷要不要採集以及是否需要運回實驗室，每一步都需要有科學嚴謹的態度。下圖就顯示了他們的工作環境。

戈壁沙漠的工作環境

事實上，對於研究恐龍怎麼變成鳥類來說，沙漠地區並不是合適的研究區域。這是因為沙漠戈壁地區的岩石一般都是砂岩或者泥岩，這種岩石很難保存羽毛的結構，而恐龍變成鳥類的重要標誌是演化出翅膀。

因此要換一個地方尋找化石。其實還有很多地方是可以尋找化石的，比如說北京的周邊地區，大家去河北旅遊走遠一點到遼寧就會發現那裡有很多山脈，也不是很高，走近仔細看，你會發現山脈當中有一種特殊岩石就是頁岩，這種岩石對於保持原始組織羽毛痕迹非常有利。

因此遼西和周邊地區科學家在這裡發現很多很有意思的化石，徐星也來到這裡尋找化石。這裡和沙漠戈壁地區是完全不一樣的環境，在戈壁地區找化石時，徐星他們住在小帳篷里，而在遼西，他們住在農民的家裡 ，一個炕往往住十幾個人。

遼西環境

科學研究的堅持與幸運

1997年徐星第一次到這個區域尋找化石，秋末冬初，在東北地區已經開始下雪了。他們挖的是一個化石坑，坑有很多冰楞子。

持續工作了三四十天都沒有收穫，這種情況經常遇到。對於古生物學者來說，常常辛苦工作一年卻沒有什麼結果，這對古生物學者心理上是巨大的考驗。但是對於科學研究來說，唯一能做的就是堅持。

非常幸運的是，徐星和他的隊友在野外的最後一天晚上迎來了一位農民。這位農民告訴他們，一年前農民曾在這個地區發現很多碎片，這些碎片可以給他們作為科學研究。

雖然最初並沒有抱太多希望，但是當徐星他們把這些碎片拿回北京進行修理和拼接之後，經過研究發現它竟然是長著羽毛的恐龍。

雖然有一點遺憾的是它羽毛沒有變成形成翅膀的羽毛，不過這個驚喜的發現給了徐星一點點希望，使他們得以繼續在這個區域工作下去。

第二年，他們選擇夏天來到遼西地區，並在這裡工作了70天，每天在周邊挖掘岩石。又一次，直到野外結束的時候，還沒有找到他們想要找的東西。

不過，命運總是在你堅持到最後的時候送上一份大禮，在野外幾乎最後一天要結束的時候，團隊又發現一塊標本，而這次這塊標本讓他們有機會回答恐龍是怎樣飛向藍天的問題。

這個化石看起來也不是特別漂亮，通過研究分析，他們發現這塊化石是被命名為中國鳥龍的恐龍，化石顯示它的前肢有了可以用來飛翔的羽毛，已經可以像現在的鳥類一樣進行拍打。

事實上，鳥類的拍打動作非常重要，這是讓它從地面飛向藍天的非常重要的信息。從那以後，徐星每年都要來到這個地區進行尋找，希望找到類似的化石。

中國鳥龍

1999徐星再次來到這裡，這一次幸運之神又一次降臨。

在徐星自己的野外旅行中，偶然遇見一個農民，他向徐星展示了他家後院發現的一塊化石。這個化石不是很漂亮，而且非常小，如果把它整個身體復原起來甚至可以站在你的手掌上。這個特點非常重要。

我們知道龐大恐龍變成鳥類有一個關鍵的變化，那就是身體一定要變小，否則我們難以想像一個幾十噸重的恐龍怎麼飛向藍天。

而徐星發現的這個小恐龍只有三四百克，小到足以飛向藍天。此外，在這個恐龍的後腿上發現了非常粗大的羽毛。

在科學研究的過程中，科學家有很多問題要解答，但是在這個過程中又會出現很多新的問題，你會發現正是這些層出不窮的問題將人類推向了真理。

農民家的發現

突破思維定式把握細節

那麼這種粗大的羽毛意味著什麼呢？

在今天，除了鳥類以外所有會飛的動物都有這樣一個傾向，它會把自己身體體表所有部分盡量擴展出來幫助它飛行。

蝙蝠不光像鳥類一樣在前肢上有翼，它的翼也會延伸到後肢上，這種現象叫做四翼狀態。會飛行會滑行的動物儘可能把體表擴展起來進行飛行，只有鳥類是例外的。

鳥類前肢用來飛行，後肢是用來奔走的。不過鳥類可能也曾經經過這樣的四翼狀態，只是從來沒有化石發現。

四翼狀態的動物

事實上，雖然小恐龍的發現曾經困惑徐星一段時間，但是他們並沒有意識到，他們其實站在很重要發現的邊緣。

這個發現並不是徐星他們團隊獨有的，在遼西地區還有很多研究團隊做工作，在他們找到這個化石的同時實際上另外一個小組已經發表了論文，針對的幾乎是一樣的化石。

該小組發現小恐龍的腳上和整個四肢都覆蓋著粗大的羽毛。而現在鳥類完全靠前肢飛行，後肢是用來行走的，沒有羽毛，是鱗片覆蓋的。因此文章作者的研究小組認為化石保存的羽毛一定是從前肢衝到後肢然後保存成化石了。

然而事實證明他們的結論是被思維定式所影響而走向了錯誤的方向。另外一個研究小組也研究了同樣的化石，雖然他們沒有說羽毛從前肢衝到後肢的，但他們卻忽視了後肢羽毛排序的不對稱性，而不對稱性是鳥類飛翔的最大動力。

小盜龍復原圖

因此雖然兩個小組都先於徐星發表論文，但是卻給徐星團隊留下了空間。

徐星他們認為這個恐龍代表著演化過程的一個缺失環節即四翼狀態。徐星的文章發表以後受到很多的質疑和批評。而對於古生物學家來說反駁批評的最好方法就是尋找更多的化石。

他們又發現一系列的帶羽毛長四個翅膀的恐龍化石。除此之外還在偏僻的山東天宇自然博物館找到了另外一些更有意思的化石，這裡收藏了更多的帶羽毛的化石和標本，化石顯示早期鳥類不僅腿上有羽毛存在，腳上也有。

早期鳥類跟恐龍一樣也長四個翅膀。也許恐龍變成鳥類就經歷這樣一個過程，早期生活在地面，慢慢它上樹了，隨著前肢越來越強，把後肢的翅膀退化掉了。

2004年度鳥類起源被美國科學雜誌列為年度十大科學突破，其中最重要的發現就是徐星剛才提到的這些發現。

而這個發現的最終成功並不是某個因素就能決定的。對一個科技研究者來說，要想取得成功，首先要辛勤付出。

而興趣則是重要的動力，能夠支撐科學工作者走過眾多沒有突破而又必須堅持的日夜。對徐星來說，雖然現在是資深的古生物學者，而化石也成為他生命的一部分。

但是從上大學到讀研究生他都並不喜歡這個專業，直到真正進入這個領域，才發現這是很有意思的方向。

在中科院SELF公益講壇2015年度大會上，徐星這樣總結道，興趣是可以後天建立的，做有興趣的工作會激發人們無窮的能量，而這種能量讓你付出，讓你堅持，讓你去發現偉大的事物。

同時你必須要突破自己的思維，打破固有的知識，

，當然還有一系列的品質，最終，你才能成為一個優秀的科學家。

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