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恐龍化石,是指恐龍死後身體中的軟組織因腐爛而消失,骨骼(包括牙齒)等硬體組織沉積在泥沙中,處於隔絕氧氣的環境下,經過幾千萬年甚至上億年的沉積作用,骨骼完全礦物化而得以保存。此外恐龍生活時的遺蹟,如腳印等有時間也可以石化成化石保存下來。

當恐龍死去並很快地被沉積物或水下泥沙所覆蓋時,石化過程就開始了。這些沉積物中含有細小的顆粒,會在屍體表面形成一層鬆軟的覆蓋物。這條「毯子」可保護動物屍體免受食腐動物的侵襲,也可隔絕氧氣,抑制微生物的分解。

中國考古學家在中國大地上已經挖掘出了許多恐龍化石[1],其中所擁有的數量、種類、完整度、保存度以及科學價值,在世界恐龍研究上均占有一席之地,成為了名副其實的恐龍大國,同時也得到了世界考古研究人員的認同和肯定。

目前為止,我們所發現的身材最大的恐龍是震龍,它的身長有39至52米!身高可以達到18米!體重達到130噸!也就是說,2到3條震龍頭尾相接地站在一起,就可以從足球場的這個大門排到另一個大門。

產生背景

石化過程

恐龍的骨骼和牙齒等堅硬部分是由礦物質構成的。礦物質在地下往往會分解和重新結晶,變得更為堅硬,這一過程被稱為「石化過程」。隨着上面沉積物的不斷增厚,遺體越埋越深,最終變成了化石。而周圍的沉積物也變成了堅硬的岩石。這個過程是極其緩慢的。

在石化回歸地表的過程中,還有許多危險。在成千上萬的石化過程中,周圍的岩石可能會彎曲變形,這樣化石就會被壓扁。另外,地殼底部的高溫也有可能讓化石熔化。逃過這些劫難後,還得有人趕在化石從周圍岩層中分離前找到它,否則化石就會碎裂消失。

發掘過程

在發現恐龍化石的埋藏地點後,考古人員就要把化石挖掘出來。起出那些零星的小化石可能只需要一個人花上幾分鐘的時間,但如果是要將大塊化石從堅硬的岩石中起出,就需要大批人員費時數星期或數月,侵蝕中的懸崖和河岸都是尋找化石的好地點動用各種機械工具才能完成。在此過程中,測量並記錄作業細節也同樣重要。

探尋恐龍的最佳地點是在中生代沉積岩層露出地表或接近地表的地方。山路旁、採石場、海岸、懸崖、河岸甚至煤礦都可能是挖掘的地點。然而占地最廣、恐龍蘊藏量最多又露出地表的地區多半位於崎嶇的不毛之地或遙遠的沙漠之中。

在恐龍化石的挖掘中,工作人員會根據挖掘地點的不同採取不同的挖掘方式。比如在某些沙漠地區,工作人員只要把上面的沙子清除,就能整理出骨骼來。但要挖掘埋藏在硬岩石里的大骨架,就必須使用炸藥、開路機或強有力的鑽孔機。

人們在恐龍挖掘現場移除任何東西之前都會先用網絡分區,在不同的分區內找到的化石都要標示清楚,經過攝影並精確繪測現場圖,這樣到最後就會得到一張精密完整的現場繪圖。這個處理過程幾乎和化石本身一樣重要。記錄挖掘現場的精確位置和彼此的相對位置,有助於揭示標本恐龍當時的致死原因以及為何保存下來。

化石在移動前要先進行穩定處理。有時只需要用膠水或樹脂塗刷暴露部分,有時則必須以粗麻布浸泡熱石膏液做成的繃帶來包裹。小塊化石可以用紙張包起來,或收藏在樣品袋中以免受損。大塊化石或用石膏包裹,或在最脆弱的部位用聚胺甲酸酯泡沫來保護。有些較大的內藏化石的石塊則必須先劈開再運輸。

尋找、挖掘作業只是認識恐龍化石的第一步,接下來就是將化石骨骼一塊塊地拼湊起來,重新構建一副骨架。而復原工作則是在骨架上添加筋肉,使之重現生前的模樣。所以有時古生物學家花在實驗室里的時間比花在野外的時間還長。

在實驗室里取出恐龍化石時需要特別小心。去除岩石、露出化石的精巧細部構造需要謹慎處理,也相當費時。可視需要移除的岩石多寡來決定使用的工具。在去除化石周圍的岩石後,需要在化石上塗膠水和樹脂來加以保護。

稀釋後的乙酸甲酸可以用來溶蝕化石周圍的岩石,而不會傷及化石本身。但整個作業過程必須謹慎監看,因為有時酸劑會由內部將化石分解。並且有些酸劑相當危險,可能會灼傷皮膚,因此使用者必須穿戴安全面罩、手套及防護服。

學術描述與命名

等化石完全準備妥當,古生物學家就可以描述化石的構造,並與相關或類似的恐龍做比較。如果有可能是新的屬或種類,就要為這個化石恐龍起個新學名。拿新化石的特徵和其他化石做比較,就可以把新化石納入種系發生關係中。

圖解描繪

圖解描繪的過程是描述恐龍實際長相的關鍵。圖解的方式很多,有的精確素描岩石中埋藏的化石,有的是結構完整、標示清楚的重建復原骨骼圖。為求精確,科學家通常會使用攝像描繪器。雖然素描作品不如照片精確,但還是很有用。因為藉由素描可以將可能同時出現在單件化石上的特徵結合呈現。

論文發表

完成化石研究後就可以把研究結果寫成論文公布發表。論文內容可能是新恐龍的描述,或是重新評估某種早已認識的恐龍種類。可以用圖表、照片來輔助說明。因為所有論文在正式發表之前都需要經過同行審閱,所以多半相當可靠。

重組骨架

在弄清楚了某種恐龍骨骼的結構之後,就會儘可能地重組該副骨架。失落的骨架用玻璃纖維製作的模型來代替。現在能夠看到的大部分大型的展示骨架也都是用質量較輕的玻璃纖維模型來代替,並將細金屬條隱藏其中,以便支撐架構。重組的骨架是重塑某種恐龍生前模樣的基本依據。現存的爬行類、鳥類和哺乳動物的身體結構也可以用來參考。它們有助於指出恐龍內部器官的大小、外形、位置和構成腹部的肌肉情況。皮膚的構造則參照化石上的皮膚印痕。

發掘歷史

古代中國人將恐龍化石認為是中國神話中的龍骨頭,可當作中醫的藥材。例如在東晉時期成書的《華陽國志》中,作者常璩便記錄到,四川武城曾經發現龍的骨頭。在歐洲,恐龍化石則被認為是神話中的巨人遺骸,或是大洪水時期前的大型動物。居住於古代中亞地區的西徐安人,可能將當地發現的原角龍化石,描述成獅子身體、大型爪、以及鷹頭,且守衛黃金的生物,成為獅鷲的形象來源。

1676年,英國牛津市附近的Cornwell的一處石灰岩採石場出土了一個骨頭化石。牛津大學的教授羅伯特‧普勞特研究後,認為是一隻大型動物的股骨最下端。波爾蒂認為這些骨頭過大,所以並不屬於當時任何已知物種,而是來自於某種巨大人類的大腿骨。這些骨頭之後就遺失了,但留下了詳細的敘述。1824年,牛津大學的地質學家威廉·布克蘭將其命名為斑龍。

1699年,Edward Lhuyd在牛津市近郊發現一顆牙齒化石,命名為Rutellum implicatum。在2002年,科學家發現這顆牙齒屬於蜥腳下目恐龍。

1822年,英國動物學家吉迪恩·曼特爾薩塞克斯郡採石場找到了幾顆巨大的牙齒,並認為這些化石與鬣蜥有類似處。此後他又先後發現了31具帶着牙齒的骨骼化石,經過拼湊進行了復原,並在1825年建立了禽龍屬(Iguanodon)。

1842年,英國古生物學家理查·歐文認為斑龍、禽龍、林龍等物種具有許多明顯共同特徵,因此建立Dinosauria一詞,以包含這三個屬。

1858年,北美洲正式發現第一個恐龍化石。早在1838年,新澤西州哈登菲爾德鎮的一個泥灰坑挖出大型的骨頭,直到20年後,化石收藏家威廉·帕克·佛克(William Parker Foulke)在當地挖出更多的化石,並由古生物學家約瑟夫·萊迪命名為鴨嘴龍。這副鴨嘴龍標本是首次發現的接近完整恐龍化石,也顯示它們是種二足動物,在此之前,大部分科學家認為恐龍是群類似蜥蜴的四足動物。佛克發現的鴨嘴龍標本,開啟了美國的恐龍狂潮。

在19世紀後期的恐龍狂潮中,奧塞內爾·查利斯·馬什愛德華·德林克·科普間有激烈的競爭,兩人競相發現新的恐龍,這段著名的競爭稱為化石戰爭。許多恐龍標本,因為兩人的粗略挖掘與處理步驟,而遭到損毀或破壞,例如採用火藥來挖掘化石。儘管如此,他們的貢獻卻非常巨大,馬什命名了86個恐龍的新種,科普則命名了56個,共計142個新種恐龍。馬什發現的化石存放於耶魯大學的皮博迪自然史博物館,科普的化石則存放在紐約的美國自然歷史博物館

1861年,德國南部的索倫霍芬石灰岩礦床中發現了始祖鳥化石,是第一個所謂的「有羽毛恐龍」。始祖鳥是個過渡化石,明顯具有現代爬蟲類與鳥類的中間特徵。這種早期鳥類非常像恐龍,至少有一個標本,因為周圍沒有明確的羽毛痕跡,而被誤認為是美頜龍。

1878年,比利時貝尼沙特發現了31個禽龍化石,可能是洪水所造成的集體死亡,這是恐龍群居行為的第一個證據。

1907年,非洲坦尚尼亞境內的坦德古魯地區出土了巨大的骸骨,被命名為長頸巨龍。1908至1912年間,柏林自然史博物館艾德文·亨尼希韋爾納·亞南施來到這裡探勘,又挖掘出一隻腕龍屬的巨大恐龍,以及一隻劍龍屬的肯特龍骸骨。

1922至1925年間,美國自然史博物館的工作隊在蒙古戈壁考察,也發現了恐龍骸骨。1971年,在蒙古戈壁沙漠發現了一個極為著名的化石標本,一隻伶盜龍正在攻擊一隻原角龍,這是恐龍會獵食其他恐龍的直接證據。

1986年南極州羅斯島上發現了第一個恐龍化石,來自南極甲龍;但在1994年,獸腳亞目的冰脊龍首先在科學期刊中被正式命名、敘述,成為第一個被命名的南極洲恐龍。

1998年,意大利一處石灰岩地層出土了幼年棒爪龍化石,保存了極為良好的軟組織痕跡,包含部分氣管、小腸、結腸、肝臟及肌肉。1999年,美國北達科他州發現了一具保存完好的恐龍木乃伊[2],它保存了大部分外皮組織、肌肉、肌腱乃至消化系統內的食物。

目前的主要新化石挖掘處,多是在過去沒被探索過的區域,例如:印度南美洲馬達加斯加南極洲、尤其是中國,大部分的新發現有羽毛恐龍多出自於中國,因為當時的乾燥氣候有助於保存化石與化石化的過程。

相關研究

恐龍化石是研究恐龍的基礎。最熟悉的恐龍化石如牙齒和骨骼的化石被稱為體軀化石;而恐龍的遺蹟如糞化石、蛋化石、足跡化石、胃石等也有可能形成化石保存下來,被稱為生痕化石[3]

一般而言,只有很小比例的恐龍最後會成為化石保存下來,況且絕大部分的化石都仍埋藏於地底。只有極少數的已被發現的樣本保留有完整的骨骼,而其中保存有皮膚和其他軟組織痕跡的則更為稀有。藉由比較不同骨頭的大小與型態,來重建一副完整的骨架,是一個複雜的過程,而重塑肌肉和器官則更為困難。親緣分支分類法是以不同生物的特徵來確定彼此關係,被成功地應用在恐龍的分類上。親緣分支分類法與其他現代科學方法,有助於解決不完整、破碎化石所產生的許多疑點。

恐龍的糞化石顯示,白堊紀晚期的大部分草食性恐龍仍以裸子植物為食,只有少部分以開花植物為食。

蜥腳類恐龍的化石,大部分發現於過去為乾旱或季節性乾旱的地層中,它們可以大量、低營養價值的植物為食,以在這些環境中維持生存。

公共展覽

自從19世紀早期,第一批恐龍化石被科學方法鑑定後,重建的恐龍骨架已成為全球各地博物館的主要展覽品。英國古生物學家理查·歐文維多利亞女王的丈夫艾伯特親王的支持下,在倫敦南肯辛頓建立了自然歷史博物館,以展出英國的恐龍與其他動物的化石。

德國柏林洪堡博物館展放着長頸巨龍的骨架模型,是從多具大小相近的個體組合而成的。該模型高12米,長22.5米,預期活體的重量在30到60公噸之間,被認為是最高和最重的恐龍。

美國賓夕法尼亞州匹茲堡的卡內基自然歷史博物館展放有1907年在懷俄明州發現的梁龍,有27米長。

中國四川自貢恐龍博物館是中國第一所現代化的專業性恐龍博物館,展出的恐龍化石包括了3個綱、11個目、15個科的屬種。

主要遺址

恐龍化石由於年代久遠,保存更不容易。現在所發現的恐龍化石埋藏地主要有德國索倫候芬蒙古戈壁沙漠火焰崖、中國雲南祿豐縣、中國山東諸城市等。

索倫霍芬

德國的索倫霍芬採石場在恐龍生活的時代是個熱帶淺海,當時還有島嶼散布。索倫霍芬的細緻石灰岩層中保存有美頜龍屬的化石,另外還有魚類的纖細遺骸,以及早期鳥類始祖鳥等島棲動物的遺骸。

火焰崖

蒙古戈壁沙漠的火焰崖保存了很多白堊紀晚期的動物化石,包括原角龍竊蛋龍迅掠龍等。從20世紀20年代發現火焰崖蘊藏着化石以來,人們已經在這裡挖掘了不少聞名世界的。

科摩斷崖

19世紀70年代,科學家們在位於美國懷俄明州的科摩斷崖發現了不少恐龍的骨骼化石,其中大部分都是蜥腳類恐龍的骨骼。美國自然博物館的科學家從19世紀90年代開始就在這裡挖掘,目前已發現數百件標本。

月谷

月谷是一個位於阿根廷西部的荒蕪的峽谷,人們從這裡發現的化石中才知道恐龍的存在[4]。從月谷發現的化石包括三疊紀晚期的喙龍類群和其他爬行動物類群,其中包括早期的獸足類恐龍始盜龍屬和埃雷拉龍屬。這個偏遠地點發現於20世紀50年代,卻一直到20世紀80年代晚期人們才知道這兒的化石蘊藏量非常豐富。

祿豐

中國雲南祿豐縣恐龍山方圓10平方千米的地區,是聞名於世的恐龍之鄉[5]。1938年考古學家在這裡首次發現完整的恐龍化石,之後陸續挖掘出數十具恐龍化石。經鑑定,其中有24屬30多種恐龍,是世界上最原始、最古老、最豐富、最完整的脊椎動物化石群。

諸城龍骨澗

龍骨澗是聞名中外的「巨型山東龍」和世界之最「巨大諸城龍」的出土地,位於諸城市呂標鎮庫溝村北部,距諸城市區10公里。該澗為東西走向大沖溝,長約350米,寬約100米,深約20米。 據專家考證,龍骨澗及其周圍地區,均屬距今約7000萬年的中生代晚白堊紀地層,含化石層最深處達2米,位於沖溝東頭南坡階地之上,呈28度角向沖溝北延伸下去,澗中所藏化石十分豐富,是一處世界罕見的恐龍化石寶庫,種類主要為鴨嘴龍化石,同時發現有霸王龍牙齒 、恐龍蛋化石等。自1964年以來,龍骨澗先後挖掘出至少10具恐龍化石,約50多噸,有4具已裝架成鴨嘴龍骨架標本陳列於北京天津濟南和諸城,其中陳列於諸城市恐龍博物館的「巨大諸城龍」高9.1米,長16.6米,是世界上同類型中最高大的[6]。 目前 ,龍骨澗化石區被定為濰坊市自然保護區,保護區東西長640米,南北寬240米,總面積153600平方米。

彭亨州

2014年2月,考古學家在馬來西亞彭亨州發現第一塊恐龍化石[7]

這塊長2.3厘米,寬1厘米的恐龍化石是棘龍科恐龍的牙齒。這種恐龍有類似現代長吻鱷的頜部和牙齒,以魚類為主食。

馬來亞大學教授曾根正敏博士說,由馬來亞大學和日本大學組成的考察隊在彭亨內陸一個村莊,發現了這塊化石。

這個牙齒化石應該出現在晚中生代,也就是說早在0.75億到1.45億年前的白堊紀就已經存在。

棘龍科可分為鱷龍、重爪龍等種類,還不知道牙齒化石屬於哪個種類。

視頻

恐龍化石相關視頻

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參考文獻