史前动物消失之谜

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  临夏盆地是个多山的地方。在山里,人们经常看到一种人工挖掘的洞。洞打在红土层里,洞里有很多白石头似的东西,当地人称作龙骨。龙骨是一种中药,这些山洞就是老乡挖龙骨留下来的。临夏盆地的和政县搭拉乡,有一位老乡叫赵勇昌,以前就是挖龙骨的。他说,大雨过后,是挖龙骨的最好时机。
  赵勇昌:有的地方滑坡了,大雨、洪水一冲,露出很多龙骨,国家当药材收购,老百姓就挖呗,卖给药材公司。
  中科院古脊椎动物研究所派专家到这里考察,发现临夏出土的龙骨是千万年前哺乳动物留下来的化石。这些哺乳动物已灭绝了,它们的化石极其珍贵。于是当地政府开始大量从民间征集化石,从中发现了很多巨大的铲齿象化石(图1)。
  
  


  (1)复原的铲齿象骨架
  
  铲齿象是早已灭绝的史前大象。它的头骨下部有一块巨大的板状骨骼,向前长长地伸出,好像头部长着一个大铁铲。20世纪20年代,人们在格鲁吉亚的高加索地区,曾经发现过类似的史前大象头骨化石。人们很想知道,这种早已经灭绝的史前动物,到底是什么模样。但是由于挖掘出的化石太少,近百年中也没人能复原出这种大象的怪异相貌,人们只能猜测和想象。
  和政出土的这批铲齿象化石填补了这项空白,这给研究人员带来巨大的惊喜。更让研究人员意想不到的是,铲齿象化石仅仅是临夏盆地古生物化石中的一种,这里发现的哺乳类化石超过了150种,令人震惊。因为化石形成的几率很低,被人类发现更是少之又少。
  十年来,当地政府从民间征集到了6000多件化石标本。和政县成立了古动物化石博物馆,不过博物馆中的化石仅是冰山一角。据统计,临夏盆地出土化石,保守估计应该有1500吨。如果按平均100公斤代表一个个体,那么至少有15000个个体。令人惋惜的是,其中大部分已被当作中药龙骨卖掉了。
  ?和政地下究竟还有多少化石?这些化石产生于哪个年代?又是哪些史前生物的遗迹?中科院古脊椎动物研究所考古人员在这里进行了大规模的考古发掘。粗略估计,这里出土的古生物完整个体化石可能有数千只之多。更令人惊叹的是,这些化石主要出土于大约400平方公里的狭小范围,密集程度十分罕见。大批史前生物化石引来了国内外无数科学家,大家聚在这里研究着,惊叹着。然而随着发掘的不断深入,一种令所有人都无法想象的场景,出现在专家面前。
  邓涛(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员):切开土层的刨面,厚度有一些变化,但顺序是一样的,下面是铲齿象的沙岩,然后是三趾马的红粘土层,然后是一层很厚的没有化石的砾石层,上面是真马的动物群的黄土层(图2)。
  
  


  (2)每一层地质就是一页沉重的画卷
  
  在漫长岁月里,这三个时期的化石,分别埋藏在三个不同的地层中。这三个地层中,三趾马时期恰好是哺乳动物的古老类型向现代类型过渡的重要时期,这个地层中出土的化石不仅种类丰富而且数量惊人。这一时期,剑齿虎、各种古长颈鹿、和政羊,还有数量庞大的各种早期犀牛在临夏盆地繁衍生息。很显然,这一时期的临夏盆地是一个生机勃勃的史前动物乐园(图3)。
  
  


  (3)复原的和政羊骨架
  
  邓涛:在和政发现了这一时期60多种哺乳动物,一个非常庞大的动物群。这个动物群有一个共同的特点,它们是适合于草原生活的动物群体。我们可以从这个动物群的组成,判断当时的环境很像今天的中非大草原。
  5800万年前,最早的马类始祖马出现,随着时间的推移,繁盛的始祖马在欧亚大陆逐渐衰退。在此后的几千万年漫长的岁月中,始祖马在北美繁衍生息,完全绝迹于欧亚大陆。作为始祖马演变后的一种,三趾马为什么会在属于欧亚大陆的临夏盆地有丰富的遗存呢(图4)?
  
  


  (4)复原的三趾马骨架
  
  邓涛:到了1150万年前的时候,由于地壳的变化,北美和欧亚大陆连接起来了,北美非常繁盛的三趾马,从北美重新迁徙到欧亚大陆。欧亚大陆那个时候,已变成开阔的草原环境。这样的环境非常适合马的生存,所以三趾马在欧亚大草原上繁盛起来。
  随着考古发掘的不断深入,专家发现,这些白色的化石碎片似乎总是一堆一堆地出现,有的部分密集,有的部分稀疏,并以长长的带状向前延伸,在这些碎片中,科家们发现了一个令人疑惑的问题。
  邓涛:我们在这个动物群的化石里,发现不同年龄的个体化石。这表明这些古生物,不是正常死亡的。因为在这个动物群里,除了老年和幼年的以外,成年的个体也非常多。这么多动物死在一块儿,不是正常的死亡,不是正常的埋藏状态。这是一次灾难性的死亡,是群体全部死亡(图5)。
  
  


  (5)3000万年的灾难
  
  6500万年前,一次巨大的灾难,使当时统治地球的恐龙遭到灭顶之灾,而生活在恐龙阴影里的哺乳动物,因为灵活多变的适应力存留了下来。灭绝事件之后,地球逐渐迎来了一个新的生命时代。这就是一直持续到今天的新生代。
  临夏盆地的化石恰恰属于3000万年前~200万年前这一时期。这个时候,正是恐龙灭绝之后哺乳动物获得空前繁荣的时期。温暖的气候,丰美的草原,使得大量史前生物在临夏盆地和谐共存,繁衍生息。
  然而就在一瞬间,灾难突然席卷整个地球,原本蓬勃发展的史前生物也像恐龙一样,遭到了灭顶之灾。那么,3000万年前究竟发生过什么灾难,让这些不同种类不同年龄的动物在同一时刻死亡的呢?考古学家能不能通过现代的科技手段,还原3000万年前的真像?
  摗?通过对化石和地层的研究,科学家们发现,三趾马时期正好是宁夏古动物从繁盛走向消亡的一个重要转折阶段。为了揭开临夏盆地古生物的消亡之谜,科学家们决定,从三趾马动物群入手,通过对各种各样的线索,还原发生在3000万年前的动物灭绝的真相。
  在三趾马地层中人们发现了一只完整的小型鬣狗的化石,看上去非常完整,几乎没有受过任何损伤。我们怀疑这就是它死亡时的样子。这只鬣狗牙关紧闭,四肢弯曲,爪子蜷缩在一起,好似痛苦挣扎的样子。这具完整的化石似乎正在向我们讲述着一个可怕的瞬间。根据完整化石形成的条件科学家推测,幼鬣狗可能是在灾难突然发生,死亡后被埋没而形成完整的个体化石(图6)。
  
  


  (6)难得的小型猎狗完整骨架
  
  随后科学家们发现,在这些化石埋藏的土层中分布着一些鹅卵石,这些鹅卵石是强烈水流作用的结果。这只小鬣狗是否是洪水淹死的呢、为了得到进一步的证据,科学家们重新返回化石出土的地点,在相同的地方,分布着大量的骨骼化石,它们排列有规律,似乎是某种神秘的力量将它们排列一起。这又是为什么呢?
  河里的水草给了我们启发,在河边看到水中的小草都整整齐齐地按照水流方向排列,由此可以推测在自然条件下那些化石很可能是因为水流的作用才形成一定的排列方向。可以肯定的是,这一时期的确发生了大规模的洪水事件,导致了小型鬣狗的灭亡。
  直到这时,科学家终于可以想象发生在千万年前的那个可怕的瞬间:裹挟着泥沙的洪水席卷而至,在洪水的追赶下,来不及逃生的鬣狗被洪水吞噬。那个小型鬣狗被定格为挣扎的姿态,在地下沉睡了上千万年。科学家初步确定,洪水才是完整个体化石出现的原因。然而这时,又一个新的问题产生了。完整个体的化石在临夏盆地非常罕见。在同一地层中出现更多的却是大量零散的化石(图7)。
  
  


  (7)动物骸骨被水流冲积在一起
  
  邓涛:在这个沉积层,我们看见大量的分散的各种骨骼化石,也因为水流的带动,埋藏在不同的地方。
  从化石形成的条件看,动物死亡后,尸体没有腐烂就被迅速掩埋,才能够保留完整形状。而零散化石,是动物腐烂后留下散落的骨架被掩埋,这样,才会形成大量零散分布的化石。如果是这样,说明急促而来的洪水并不是造成三趾马动物群灭绝的根本原因,因为在洪水到来之前,那些数量庞大的动物已经死亡。
  如果不是洪水,又是什么灾难导致临夏盆地古生物的灭绝呢?
  终于,在塌方的地层剖面上,科学家们发现了一条重要线索。这一时期的红土层具有非常清晰的层理特征。显然是两种土质交替形成的。这两种土质,一种代表了洪水季节的沉积,另一种代表了干旱季节的沉积。也就是说,三趾马动物群生活的时期,干旱与洪水频繁交替发生。动物追逐着水源不断地移动,一个水源干涸了就寻找另一个。如果大面积干旱迟迟没有结束,它们只能慢慢地渴死(图8)。
  
  


  (8)打开的地质历史年表
  
  邓涛:食草动物长途迁徙到这儿,饮水都干掉了。如果没有草,没有水,它们也就没有能力再寻找新的水源了。那个气侯是个大趋势,大范围长期干旱,动物就大量地死亡在湖泊周围。
  在这种大气候背景下,很多食草动物陆续死亡。它又导致食物链断裂,很多食肉动物随之死亡。
  邓涛:它们死亡后肉体腐烂掉,如果干旱的季节持续很长,骨骼也就腐烂了。如果干旱季节短一点,比如一年或者两三年,有很大的降水,洪水携带着大量泥沙,冲到盆地的时候同时把动物骨骼埋藏在湖盆里,经过千万年后,就变成了现在我们看见的化石了。
  科学家们分析,在洪水到来之前,大干旱无情的夺取了史前动物的生命。它们的骨骼遍布整个临夏盆地。最后是洪水把不同地方的骨骼冲到了一起。在地势相对低洼的地方沉积下来,比较重的骨骼沉到了底部,而那些散落的肢体则留在上面。于是,我们看到了这样中间厚两边薄的巨大化石堆。三趾马红土在临夏盆地分布很广,平均厚度约100米。
  科学家们进一步发现,这种透镜状的化石层,分布在红土层的不同深度,而且埋藏状态基本相似。看来三趾马动物群时期,因为干旱导致的集体死亡事件,是不断地周期性地发生着的。更令科学家们感到惊奇的是,这种干旱情况几乎贯穿了整个临夏盆地史前动物的生存历史。
  通过对临夏盆地不同时期的动物特性的分析,科学家发现,它们的栖息环境一直都在发生着巨大变化。在3000万年前的铲齿象时代,有一种古老的马叫安琪马。它的牙齿比较短小,主要食物是烂树叶。随着时间的推移,原本的热带丛林逐渐由草原取代,安琪马不再适应新的环境,从而遭到了自然的淘汰。临夏盆地慢慢变成了开阔的草原地带,安琪马也转化成了以三趾马为代表的动物群。后来,第四纪真马适应草原地带,它们跟三趾马生活在类似的环境中。从铲齿象生活的热带丛林,到三趾马的热带草原气候,再到真马时期的高寒广旷草原气候,不同动物群的演替,证明气候越来越趋于寒冷干燥。什么原因使气候悄悄地发生了变化呢?
  科学家们在对化石的研究中注意到一个现象,在临夏盆地出土的巨蜥,在巴基斯坦也有发现。而且属于同一时期的地层。
  邓涛:我们在和政找到的巨蜥动物群中,与青藏高原南部巴基斯坦的巴克旗动物相似,证明它们之间有交流。
  这个问题让很多人十分困惑,从临夏盆地到巴基斯坦,要跨越青藏高原,这对于动物的迁徙基本上是不可能的。那么为什么会发生这样的情况呢?
  邓涛:估计距现在3000万年前,这个地方的海拔不是很高,当时青藏高原比较低,动物可以往返迁徙(图9)。
  
  


  (9)3000万年前的马(想象图)
  
  这就是说,大约在3000万年前,巨蜥蜴,这种体型巨大,体重可达20吨的动物,还可以在临夏盆地到巴基斯坦这个广阔的范围任意穿行。但是,这种现象持续了1500万年之后,到了铲齿象时代,动物随意迁徙的状况就不存在了。
  邓涛:铲齿象动物群生活在距今大约1500万年~1200万年之间,我们发现,青藏高原的南缘没有铲齿象。北边有库班猪,南边没有。以及戈壁犬、半犬,南边都没有。可见这个时候,已经形成一定的阻隔了,它们过不来了。
  科学家们分析,造成这一现象的原因就是青藏高原的崛起。崛起的高原阻断了两边动物的交流。这就是铲齿象只在青藏高原一边发现的原因。青藏高原是世界最大最高的高原,被称为地球第三极。其实青藏高原并不是自古就存在的,大约在4500万年前,这里开始由海洋变成陆地。 到距今1200万年前,青藏高原达到了更高的高度。印度洋的暖湿气流已经无法越过青藏高原达到临夏盆地。这个时期,就发生了剧烈的气候变化,森林开始消失,代之以半干旱的稀树草原。季节性变化也随之加强(图10)。
  
  


  (10)世界屋脊
  
  哺乳动物群的演替见证了青藏高原的隆起。正是青藏高原的隆起,引起了临夏盆地气候不断变化,气候的变化导致了几个不同时期的动物群的灭绝和演替。临夏盆地恰好位于青藏高原与黄土高原的结合部位,因为地势较低,那古老动物的残骸在各种自然力的作用下,逐渐汇聚到这里,形成了今天世界上最大的一个新生代化石宝库。
  从繁荣到灭绝,临夏盆地的化石为我们呈现了一段精彩的生命史。通过这段历史,我们看到无数生物物种在进化中不断获得适应和生存的能力。但是气候环境的改变,却能轻易导致它们走向灭绝。如今地球上,人类获得了空前的进化和繁荣。但这也仅仅只是一万多年的事情,相对于曾经几千万年的哺乳动物繁盛期,可以说人类时代才刚刚开始,对于自然力量的强大,也许我们还未曾真正领略。从这一角度讲,人类历史也许就是一个与灭绝抗争的历史。
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