汪筱林教授演讲实录:见龙在田,飞龙在天

  • 文/汪筱林 (党委宣传部/新闻中心)
  • 创建于 2021-04-02
  • 1933

 编者按:穿梭在原始森林,深入到戈壁沙漠无人区,他是“探险家”,寻找翼龙和恐龙的痕迹;他是骨科医师、牙科医生,也是岩石和化石“语言”的倾听者;他是“翻译家”,揭开隐藏在头骨和牙齿之中的中生代奥秘。近期,中国科学院大学地球与行星科学学院教授、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员、巴西科学院通讯院士汪筱林登上“科普中国-我是科学家”第31期“科学真好玩”演讲讲台,讲述一个名为《见龙在田,飞龙在天》的故事。

  以下为汪筱林演讲实录:

  我叫汪筱林,是研究古生物的,我来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所。

  从我今天的演讲题目《见龙在田,飞龙在天》中的两个“龙”字,大家就知道我是干什么的了——我是研究“龙”的,研究翼龙和恐龙。题目中的这两句话出自中国传统经典《易经》。《易经》是预测未来的,而我是研究过去的。

  其实古生物研究也有阶段性,也分时代,我研究的就是中生代。中生代的地球,海陆空全是爬行动物,那是爬行动物的时代,也是恐龙的时代。

  中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪。侏罗纪大家都很熟悉,因为有著名的科幻电影《侏罗纪公园》。当时天上飞的是翼龙,陆地上有各种各样的恐龙,然后水里边是鱼龙等水生的爬行动物。

  有些人认为翼龙就是会飞的恐龙,其实不是。不过翼龙和恐龙倒是有个共同的祖先,它们在两亿两千万年前左右就出现了。出现以后,一个飞在天上,一个在地上行走,分化成两支。翼龙的第五指退化消失了,第四指加长变成一个翅膀,附着翼膜飞行。

  我们也是骨科医生和牙科医生。我们最喜欢的是牙齿,牙齿和头骨能给我们提供非常多的信息。岩石和化石是会说话的,我们的一个工作,就是要把它们的语言翻译成我们听得懂的语言,所以也是“翻译家”。

  我经常说一句话,地层或岩层是记录地球演化和生命演化的百科全书,岩石就是文字,化石就是其中精美的插图。我们可以了解它的语言,可以在时空隧道里面自由穿梭。

  好多人都羡慕我的工作,我觉得羡慕是应该的。为什么这么说?

  好多不学我们专业的朋友,看山,觉得很好看,但事实上我们看到的和他们不完全一样。因为当我们看一座山,它不仅仅是一座山,它还记录了一段地球演化的历史。

  也有人叫我们“探险家”,虽然我们不是真正意义上的探险家。但我喜欢出野外,我主持了几十次大大小小规模的野外考察和发掘,进过原始森林,进过戈壁沙漠无人区。我们发现了大量非常重要的化石,据不完全统计,我和我的团队研究命名的化石,包括翼龙、恐龙以及恐龙蛋等,就有六七十种。


我和刚刚发现的翼龙比脑袋。谁的脑袋好看?当然是翼龙了

 

上面这个姿势,和我拿了两个小翼龙拍的演讲海报也非常像,我们的工作真的非常有意思

我研究的第一个翼龙标本,秀丽郝氏翼龙(Haopterus gracilis)(汪筱林团队供图)

  这是我研究的第一个翼龙标本。从这个标本大家能看出什么吗?首先,我们能看到这几乎是一个完整的个体。你看它有两个长长的翅膀,但后肢非常娇小。再仔细看,它的身体蜷曲在一起。更有意思的是,它嘴里还叼着自己的一个翅膀。

  这说明了什么?它为什么死亡时是这样一个状态?

秀丽郝氏翼龙生态复原图(汪筱林团队供图)

  这是我们根据这个标本做的复原图。复原图中,翼龙在湖面上空飞,身后远处有一座火山。这件标本来自非常著名的化石群——辽西热河生物群,在这个化石群里,几乎所有的生物都是由于火山爆发导致其死亡的。所以这块化石,它嘴里叼着翅膀、身体蜷曲,其实是反映了它非常痛苦的死亡过程。

  从化石中,我们可以看出很多有趣的信息。

2000年6月1日,中科院古脊椎所主办的“第五届国际古鸟类与进化大会暨热河生物群研讨会”上,我向郝诒纯院士、杨遵义院士和王鸿祯院士介绍野外科考成果

  上世纪80年代以前,大家都认为这一套地层是侏罗纪时的,我的老师郝诒纯院士根据她的研究发现,这其实是白垩纪的。通过我们最近二三十年的研究,也证明了这套地层确实是白垩纪的。因为她为热河生物群时代的研究做出了非常重要的贡献,所以我们把它命名为“秀丽郝氏翼龙”。

  “秀丽”是什么意思?我们在文章里面讲过,它的脚非常娇小,非常美丽。另外,这个名字还隐含了我们对先生的崇敬之情。

  我之前一直说,自己算半个地质学家。事实上,我的古生物学研究起步较晚,在那之前,我找过钻石,找过黄金,还找过石油。

  是什么促使我最终从事了古生物学研究?我想有三件事情影响了我。

  第一件事情发生在我上大学的时候,当时我们在鲁西南地区寻找金刚石。当我的老师发现沉积岩上的一个现象后,她一下子就趴到地上(现在也成了我的习惯了,野外经常趴到地上),一会戴上眼镜看,一会又摘下眼镜看,一会用嘴吹一吹,还把她的一整瓶野外喝的水全部浇在上面,把它清洗干净。她告诉我们,不同的沉积现象能解释过去的环境,包括古气候,水的深浅等。这激发了我的好奇心。后来,我就考取了沉积岩石学专业的研究生。

  第二件事情,研究生毕业后,我留在长春地质学院博物馆工作,学校现在合并到吉林大学了。当时,我既要在黑龙江小兴安岭的原始森林里找黄金,也要在黑龙江江边挖恐龙。

  大家看这张图,就是这么一只非常简易的小船,拉着我们逆流而上。

  这张照片展示了我们和老先生们一起在江边挖掘恐龙的场景。天空经常飘着雨,我们就披上塑料布开始工作。老先生们的言传身教对我影响很大。

  挖到恐龙以后,我们还进行了修理、修复和装架,这促使我坚定了从事古生物学研究的信心和决心。

  还有一件事情,机缘巧合,是我和孔子鸟之间的缘分。

  上世纪90年代我参加一个石油项目,在辽西一个小村子进行野外考察时,当地老百姓说发现了和鸟一般大小的恐龙。当时,我刚刚从黑龙江发掘恐龙回来,黑龙江的恐龙怎么也得七八米、十几米长,怎么可能有鸟那么大的恐龙?我就问老乡,能不能给我们看看标本,但是被拒绝了。随后,我把这个信息写信告诉了古脊椎所的老师们。他们收到消息后,当年周忠和院士等来到野外,发现了著名的孔子鸟化石。孔子鸟的发现掀起了热河生物群发现和研究的序幕,这也是20世纪最大的古生物发现。

  后来,我就从事了古生物学研究。

  在从事古生物学研究的过程中,我做了很多事情,组织了几十次发掘,发现了很多标本。总结起来大致做了三件事情。

  第一件事就是在辽西,我们从1996年开始一直做到现在。

  这是2005年我主持的辽宁朝阳大平房的野外发掘。我们挖掘的面积并不大,只有二百多平米,最深有七八米。就在这么小的一块地方,我们挖到了四五百件非常重要的化石,包括鸟、带毛恐龙、翼龙等等。

  这个地层是湖的沉积,一层一层的,上面红色的、黄色的、褐色的岩层,都是火山灰。我们前面讲到的郝氏翼龙标本,也是在这套地层里发现的。

  这套地层为什么化石这么多,这么丰富?主要一个原因,就是灾难性的事件导致了生物集群死亡。

  虽然,现在人们并不喜欢这些灾难性的事件,比如火山爆发、地震、泥石流、海啸、台风等等。但对古生物学家来讲却非常喜欢。因为这种突发性的灾难性事件,可以导致大量的生物死亡,随之埋藏下来会形成大量的化石。

  在野外进行科学发掘时,就是要尽可能地少暴露骨头。但有些人并不知道,出于好奇一下子就把含有化石的岩石从中间劈开了。如此一来,虽然我们能知道这是什么化石、什么动物了,但很多的骨头也都碎了掉了。

  这件标本是我们在野外发掘时发现的,一看就知道是一只非常完整的鸟,上面还有羽毛。但好多骨头掉了,因此很多信息被丢失了。

  我们最喜欢的就是上面覆盖一层薄薄的岩石,还没有完全暴露骨骼的化石。这种化石经过实验室技术人员的修理,可以修理出非常漂亮的标本,给我们提供非常重要的形态学信息。

  当然,化石发现后,科学的采集方法也非常重要。以前我们石膏包采集,叫“皮劳克”。皮劳克打包时对不成层的岩石非常有效,但在打包成层的岩石时,就非常困难了。

  我们曾经花了两天时间给一个尾羽龙标本用石膏打包,结果一翻过来就掉底,这对标本是个损害。这次发掘,我们创造了一个“夹心饼干法”来采集化石。下面放一层硬木板,然后把标本推到这层木板上,之后再在标本的上面盖上一层木板,然后用胶带缠紧。因为标本中含水,如果快速失水的话,它一天之内就全碎了,所以要放在阴凉的地方慢慢阴干。我们最多的一天能发现二十多个标本,我们都能非常安全、完整地将它们采集下来。

我们记忆中的恐龙,长这样(图虫创意)

  这些是我们经常见到的恐龙,有长脖子长尾巴的,还有霸王龙。

实际上,它们也长这样( 汪筱林团队供图) 

  经过二十多年在辽西的野外考察,我们发现好多恐龙是这个样子的,身上长着毛,甚至有羽毛,个体很小,能爬树,甚至还可以滑翔,这里面的一支最后就演化成了鸟。

  第二件事情就是山东莱阳。大家都知道莱阳梨,但其实那里的恐龙也很多。莱阳是中国地质古生物学家最早发现恐龙、恐龙蛋、翼龙、昆虫和植物化石的地方,所以说莱阳应该是中国古生物学的摇篮、发祥地。

  这个地方有三次大规模的野外考察发现。

  第一次是在1923年,中国第一代地质学家谭锡畴先生在这个地方发现了恐龙,当然也包括一些植物和昆虫化石。1929年,瑞典古生物学家维曼把其中的恐龙命名为“中国谭氏龙”。这批材料现在保存在瑞典乌普萨拉大学,不在我们这儿了。

  第二次是1951年,杨钟健院士和刘东生先生等在这儿发现了新中国第一条龙——棘鼻青岛龙。

  第三次就是从2008年开始,我带队在这里连续进行野外工作,一直到现在。

  我们发现的化石非常多。这是二号地点,有连续八层恐龙,非常漂亮,这在世界上也是罕见的。发掘的是其中的第三层,一块这么小的区域,就有这么多骨头。所有的骨头都是散的,没有从头到尾完整的骨架,但是,每一块骨头又都是完整的。

  这其实也是灾难性事件导致的。在火山爆发中被埋葬的生物化石常常是完整的。但这里的化石是泥石流造成的。泥石流把生活在湖边或者河边的生物包括恐龙动物群卷进去,在搬运的过程中它们的尸体被撕裂,但它们的骨头还有皮肉保护。所以被埋藏后,皮肉在成岩过程中分解掉了,骨头被完整地保留下来。这也是为什么古生物学家都喜欢在这样的地方进行考察和发掘。

  经过我们的努力,这个地方已经建立起一个国家地质公园,我给它起的名字叫“莱阳白垩纪国家地质公园”。我们没有《侏罗纪公园》,但我们中国有白垩纪公园。

  还有一件事情就是在哈密,我们从2006年开始,连续在这里进行野外考察和抢救性发掘工作。这个地方是我的一位老师邱占祥院士他研究巨犀在哈密考察时发现的,当时他们在这里发现了几个碎骨头,认为这些碎骨可能属于翼龙。标本带回来后一看确实是翼龙。之后,我们就在这里开始了连续的野外考察。这是一片无人区,有非常漂亮的雅丹地貌,魔鬼城和茫茫戈壁。

  能认出照片中的人是谁吗?是不是很像科幻大片里面的一个英雄人物,在外星球上拿着秘密武器和外星人周旋?

  这其实是我。我手上拿的两个小瓶子也不是什么基因武器,就是502粘结剂。我们在野外考察的时候发现一些骨骼碎了,就用502把它们粘起来。

  我脚底下踩着的是一个非常神奇的世界。经过考察,我们在这个地方发现了目前世界上分布面积最大、最富集的翼龙化石产地,翼龙分布面积有上千平方公里,除此之外还有好多恐龙。其中,翼龙富集面积有七八十个平方公里,每平方米至少一个个体,大家算一下,有多少个翼龙?七八千万个,也就是说,曾经有上亿数量级的翼龙在这个地方生活。

  翼龙要飞,它需要高热量、高营养。是什么样的古代的环境,能提供上亿数量级的翼龙的食物和营养来源?是湖。翼龙吃鱼,鱼就是优质蛋白。

  我们看这一层层的地层,其实是湖相沉积,里面应该有大量的鱼,翼龙吃了鱼以后才能飞起来。

  这个遗址非常重要,为了保护这个地点,我们保密了将近十年,虽然2006年就发现了这个地方,但直到2014年,我们的第一篇文章才发表,命名了“哈密翼龙”,并研究了它们的一些蛋化石。

直到2014年,我们的第一篇文章才发表,命名了“哈密翼龙” (Current Biology期刊封面截图)

  这个地方有很多世界第一的发现。比如,这张复原图里,雌性和雄性翼龙保存在一起,这在世界上其它地方都没有的。还有就是三维立体保存的翼龙蛋和翼龙胚胎,在此之前,世界上只发现了四个,而我们发现了成千上万个,所以这是非常重要的一个地点。

 

 

  我们看到的这个剖面,两米厚的地层里边有八层化石层。化石层里的骨骼,一样是散的,但又非常富集。通过右边这张图片,可以看到,头骨上还有牙齿。此外,还可以看到七八个肱骨,代表有六七个个体。

  其实这么大的一个标本就反映了在七八十平方公里内化石的富集程度,我们叫它“事件沉积”。经过研究,我们认为这是由一次次湖里面的大型风暴导致的,就像我们现在的台风、热带风暴。风暴把这些翼龙卷在一起,最后导致它们死亡,然后尸体被撕裂,最后沉积下来。虽然它们的骨架散了,但它们的骨骼是完整的。除了介绍野外工作之外,我再讲几个与古生物命名有关的故事。一般来说,古生物命名来自三个方面:一个是地名,例如中国翼龙、辽宁翼龙。第二就是特征,通过生物的特征来命名,比如尾羽龙、棘鼻青岛龙等等。

  还有一个,就是用一些做出重要贡献的科学家的名字给它们命名,例如刚才介绍过的郝氏翼龙。

 

  但我觉得,我们还应该从中国的传统文化中找好的名字。图中这个标本,它被我们命名为“悟空翼龙”,这件几乎是完整的标本,其特征却很奇怪。

在发现“悟空翼龙”之前,翼龙可以分成两大类(汪筱林团队供图)

  在发现“悟空翼龙”之前,翼龙可以分成两大类,一个是“喙嘴龙类”,一个是翼手龙类。“喙嘴龙类”主要在侏罗纪时期,翼手龙主要在白垩纪时期。

李氏悟空翼龙(Wukongopterus lii) (汪筱林团队供图)

 

  而“悟空翼龙”的前半身,包括头骨、脖子和翅膀,都和白垩纪的翼手龙类一模一样;但“悟空翼龙”的后肢和尾巴结构更像侏罗纪的“喙嘴龙类”,是个镶嵌结构。所以,如果你只发现一半的化石,那得出的结论就完全不一样了。

 

  我们把它命名为“悟空翼龙”是这么考虑的:孙悟空有七十二变,变来变去的,而且还会飞,而翼龙也会飞,因此就叫它“悟空翼龙”了。在这个基础上,我们还建立了一个科,叫“悟空翼龙科”。

 

  我们还发现了科幻电影《阿凡达》里面艺术家创造的动物。

 

魅影和伊卡兰(电影《阿凡达》截图)

 

  《阿凡达》里有两种飞行翼兽,一种是红色的魅影,还有一种是伊卡兰。

  魅影除了个体大、颜色鲜艳之外,头上还长了两个头饰,上面一个,下面一个。头饰的第一功能是性吸引、性炫耀。很多鸟类有类似的头饰。

 

伊卡兰 |(电影《阿凡达》截图)

“冠”长在下巴底下,为什么?(汪筱林团队供图)

 

  伊卡兰就很奇怪了,因为,如果是为了行使炫耀的功能,那冠应该是长在最明显的地方,也就是头顶,但它们的头顶是平的,它的那个“冠”却长在下巴底下,这是为什么?其实,它有另外的功能,就是在飞行和捕食的时候保持平衡稳定。

  左边是我们发现的标本,“冠”的位置跟伊卡兰的一模一样。我们认为,头部下面的这个脊其实是它们的捕食策略。“冠”旁边的钩状突也引起了我们的注意,毕竟,生物的特征不会是无缘无故存在的。我们推测,它可能附着了一个软的喉囊,就像现在的鹈鹕一样,把鱼抓进去放到脖子下面的喉囊中。

  很多朋友都好奇,科学家是如何通过一堆骨头,判断出是什么动物,并进行复原的?这里面是有科学依据的。

  这是我们发现的一个世界上最小的翼龙,它的翼展只有二十五厘米,和麻雀或燕子一般大小。经过研究,我们发现它能爬树,在树上生活,而且它们嘴里没有牙齿。

隐居森林翼龙生态复原图(汪筱林团队供图)

  我们根据化石做了复原图,可以看到,两张复原图中的翼龙,它的形态大小都差不多,一个在银杏树上生活,一个在松柏类的树上生活,这都没问题。

  至于颜色,可以由艺术家进行创造。在2010年之前,很多颜色是利用将今论古、将古论今推测的,通常是根据现在的一些环境往后推而得出的。但2010年以后,一些新的技术出现了,通过皮肤衍生物里面能发现的一些黑色素等,就能知道它的颜色了。

  我们的两个复原图中,银杏和松柏类植物都是裸子植物,是没有问题的,但是复原图有错误的地方。我在一次报告中,一位首师大的研究昆虫化石的博士生告诉我,复原图中的昆虫是错的。翼龙嘴里叼的这个瓢虫,我们叫金龟子或花大姐的这种昆虫,在一亿多年前还没出现。

 

 

隐居森林翼龙生态复原图(汪筱林团队供图)

  知错就改!所以我们就改画了一个蜻蜓,蜻蜓在三亿多年前就有了。

 

哈密翼龙生态复原图 (汪筱林团队供图)

  在多年考察中,我们发现了好多重要的遗址,一些化石地点我们已经进行了长达十多二十年的研究。

 

  我们不仅要研究好这些遗址,还要保护好、利用好它们。

  所以我们在长期野外考察和研究的基础上,还协助地方申请了很多国家地质公园,建立了博物馆。因为有些地点往往都在比较偏僻的地方,这样一来,还可以助力地方社会经济文化旅游的发展,帮助当地老百姓脱贫致富。同时,给青少年朋友们提供一些学习、科普教育和研学的场所,给我们的子孙后代留点东西。

  最近十几二十年来,我们也一直在做青少年朋友的科普教育工作。我的那些野外现场,基本上年年都有孩子们到访。孩子们既可以寻找化石,又可以发掘,又可以修理,野外科考的几乎所有的过程他们都可以亲身体验。如果朋友们感兴趣,也欢迎你们到我们的野外科考和发掘现场,我可以为大家当一个专业的解说,做一个合格的向导。

  谢谢大家。
演讲嘉宾汪筱林
责任编辑:张婧睿