恐龙骨骼是恐龙的“身后事”。恐龙死去了,它的骨骸被洪水或者被泥石流等冲到一个地方,骨骼在这些地方慢慢变成化石。
而恐龙足迹,其实是恐龙的“生前事”,是它活着的时候留下来的化石证据。
这两者的信息重合在一起,就形成一张更加完整的恐龙时代的拼图了。
2020年6月13日,“我是科学家”第21期演讲现场,中国地质大学(北京)地球科学与资源学院副教授邢立达,带来演讲《追寻恐龙的足迹,窥见远古时代的生活画卷》。
邢立达演讲视频:
以下为邢立达演讲实录:
大家好,我是中国非常少数的研究恐龙的人。国内全职研究恐龙,而不是其它古生物的,可能一个手都数得过来。但是这些人,又分成很多不同的细分领域:有人研究恐龙骨骼、有人研究恐龙足迹、有人研究恐龙蛋,甚至还有人研究恐龙的粪便。
我们所有人, 把信息拼合在一起,最后才能给大家呈现6600万年前恐龙的世界 。
今天我要介绍的主题是——追寻恐龙的足迹。
恐龙的“生前事”——足迹
我们研究时,经常会有人问:你们是不是跟搞刑侦的人有点像?
很多美剧或者电视剧里,比如《犯罪现场》或者《福尔摩斯》,警察根据嫌疑人的脚印,能推断出脚印主人的性别,走得多快,有什么行走上的偏好。
其实,这非常接近我们做的事情。但人跟恐龙不一样,因为人类有鞋,所以根据鞋来判断这个人的身高、速度、内八字、外八字等等,有非常多证据。
警察叔叔看到脚印之后, 会拿石膏或者树脂翻个模 ,这跟我们在野外做的事情一模一样。
所以两个明明不相干的专业,却有很多异曲同工之妙。
这是我的同行在给一个非常大的蜥脚类,也就是巨龙、梁龙、雷龙,这些三四十米长的大恐龙的脚印翻模的场景。
这位古生物学家有颗少女心,所以她坚持用粉红色的硅橡胶给大脚印翻模。其实用什么颜色都一样,最终要把足迹像面膜一样撕下来。如果有一天野外的恐龙足迹被破坏了,在实验室还可以留有一个完整的科学记录。
那么恐龙足迹,跟恐龙骨骼、化石有什么明显差异吗?
其实有, 恐龙骨骼是恐龙的“身后事” 。恐龙死去了,它的骨骸被洪水或者被泥石流冲到一个地方,骨骼在这些地方慢慢变成化石,这是一个漫长的过程。
而 恐龙足迹,其实是恐龙的“生前事” ,是它活着的时候留下来的化石证据。
比如下图,我们可以看到很多恐龙足迹,它们趋向平行,从a点去到b点。这很明显地指出了恐龙的群居现象,这是在骨骼化石上面很难直接判断的事。也就是说,恐龙足迹可以展现出恐龙的行为学。
而且有一点特别重要——发现恐龙骨骼的地方,几乎没有发现过恐龙足迹。其实是因为两者的埋藏条件不一样:恐龙死去之后,它的遗骸被强烈的水动力,冲到下游去,到水坑里埋起来。
但恐龙足迹如果遇到这么强烈的水的话,很容易会被破坏掉。它需要干化一段时间之后,被沉积物覆盖,再慢慢地变成岩。所以两者的形成条件比较矛盾。
中国已经有很多省份,发现了恐龙骨骼化石。但是也有很多地方,没有任何恐龙骨骼化石被发现。碰巧的是,这些地方恐龙时代的地层里面出现了恐龙足迹,所以我们可以拿恐龙足迹来推断:这个地方生活过什么恐龙,它们做过什么。
这两者的信息重合在一起,就形成一张更加完整的恐龙时代的拼图了。
悬崖上有足迹,恐龙会飞吗?
我经常让学生把这张图打印成小小的,放在钱包里,或者说放在手机里。为什么呢?
因为在野外,发现一块恐龙化石,可能很难马上知道它是什么恐龙。比如说你找到一个肋骨,每种恐龙的肋骨都差不多,很难判断。
但恐龙足迹不会这样, 每一种恐龙的足迹差别其实相当大 。我们在野外几乎可以在几秒之内,就判断出是什么大类的恐龙留下的恐龙足迹。这对迅速地重建古环境、古动物群有非常大的帮助。
上图最大的足迹,就是我们称之为蜥脚类恐龙留下来的;最小的一些,是吃肉的小恐龙留下来的。其实形状差异非常的大。
这是我老师画的一张中国恐龙足迹的分布图。可以看到很多区域都发现了恐龙的足迹,其中最密集的地方是四川盆地,包括重庆;华北地区,又以北京、河北北部等这些地方比较集中;山东比较集中;新疆的乌尔禾,也就是魔鬼城那个地方也比较集中;最近又在甘肃、内蒙发现了大量的恐龙足迹。
所以说,中国是一个恐龙足迹发现的大国。
恐龙足迹的研究,跟传统的化石研究有很大差异。首先,恐龙足迹的信息偏少, 而且很多恐龙足迹都在悬崖上面 。
你可能会想:太奇怪了,恐龙又不会飞檐走壁,为什么恐龙足迹会在悬崖上呢?
这是因为非常强有力的地质运动,把平地变成了山,沧海变桑田。
下图是在北京延庆,一个公路边的悬崖上面发现了几百个恐龙足迹。大概是2011年,中国地质大学的张建平教授在那里调查地质公园,当一缕阳光打在悬崖上的时候,他看到了很多规律的圆坑——这就是神奇的恐龙足迹。
所以,为了更好地研究恐龙足迹,我又减肥,又学攀岩。
我从2007年开始做的恐龙足迹研究,到现在已经有十几年的时间了,很多新的发现,都来自我们团队。十几年内,我们跑遍了祖国的山山水水,找到了非常多恐龙足印。
这并不是自卖自夸,说我们做的多好,而是因为国内研究恐龙足迹的团队,严格意义上来说,也就两三个。所以我们是与时间在赛跑, 希望在足迹被破坏前,发现它们、保护它们 。
其实我们的发现恐龙足迹,绝大部分都是当地施工,比如说修路、爆破或者是坍塌时,暴露出来一些非常崭新的岩面,岩石表面出现了非常有规律的凹坑。所以当地人,比如说地质队会邀请我们去鉴定、研究。
所以,我们其实是在跟整个中国城镇化或者说现代化建设,跟推土机在赛跑。
恐龙足迹的线索——民间传说
古生物学家经常会被误认为考古学家,其实两者几乎没有关系。考古是历史延伸出去的,一个偏人文的学科。古生物其实是生物学跟地质学的一个交叉,是一个相当偏理的学科。
但两者,在恐龙足迹研究中出现了有意思的交叉。
大家都是被中国数千年的文化、历史故事浸泡过的。我们知道有一些地名,经常会出现“天鸡”或者“凤凰”等字眼,比方说“落凤坡”。
古人为什么会平白无故地起这么一个名字?哪个眼睛看到凤凰落下来了?难道他分不清山鸡跟凤凰吗?
我们去调查落凤坡,发现整个山坡上有数百个恐龙足迹,三趾型的——古人看到了坚硬的石头上落下这么清晰的足迹,就推测只有神仙、神鸟才能做到,所以他们就以祥瑞来定名。
整个中国的地名或者民间传说里,与恐龙足迹相关的其实非常多。下图是在内蒙古查布地区发现的,当地叫神鸟、神鹰。因为内蒙对鹰比较崇拜,所以在萨满或者当地的文化里面,就有神鹰留下大脚印的故事。
类似的故事比比皆是,其实你只要追寻这个线索, 十有八九就能找到恐龙足迹 。
贵州贞丰民间经常吓小朋友:你再不睡觉,魔鬼就来抓你了,妖怪就来抓你了。
小朋友说:你忽悠我们,怎么会有这种东西。
大人就带小朋友去看——其实就是一个晒谷子的大坝上,有一行几十个,像人手一样的足迹,看上去有点吓人。
但其实这个是比恐龙更古老一类生物,叫假鳄类或者叫伪鳄类留下来的。这个像大拇指的,其实是它的小趾。这个物种的学名,就叫做手兽。
西藏的昌都修一条路,炸出了一个岩面,上面有好多大脚印。这些大脚印跟人脚实在太像了,但它的长度加起来往往要超过一米或者接近一米,当地人就觉得,肯定是神仙留下来的脚印。所以在西藏地区有一个口头流传的史诗《格萨尔王》。
当地藏族同胞很崇拜这个神仙,就搭了一个架子,挂上很多哈达,表达美好的祝愿。
后来我们去研究之后,告诉当地相关部门,这是比神仙还重要的恐龙足迹。现在那里建了一个景点,从昌都机场到昌都市区路上就会经过这个景点——大脚印。
它看上去像人的脚印,其实是一个大恐龙的后脚和前脚靠得太近,形成了脚印的痕迹。
恐龙足迹,还是莲花神迹?
2006年我到了重庆的綦江老瀛山,是当地一个非常著名的道教圣地。当时,当地的国土局局长告诉我,在山上发现了疑似的恐龙足迹,请我上去看看。
我说好,一定要去看。结果到了山下,因为那年中国西南大旱,两边的树有时候都烧起来了,非常干旱,非常酷热。而那个山又没有路,所以当时大家觉得实在太辛苦了,要不就不去了。也就是这样,我错过了首次发现西南恐龙足迹点的机会。
到了第二年,成都理工大学、重庆自然博物馆的老师们,在那个地方考察的时候,上山了。结果取得了新发现,这给我一个教训, 如果到了那个地方,即便条件很艰苦,该去的还是要去 ,因为你不去的话可能就错过了非常重要的发现。
下图就是当时这个地方的照片,看起来平淡无奇,但其实这里很重要。重庆綦江老瀛山这个地方,凹坑是在一座山的山腰处,是一个真正意义上的山寨,而且历史非常悠久,从宋朝一直延续到现在。
宋朝末年,元军侵入中原,当地的豪强、地主为了自保,就用山上的天然的岩洞开凿了山寨,防守的非常好。
后来请过首都博物馆的考古学家,帮我们调查,发现设计非常巧妙。
比如说从山寨的门,不能直接走进去,需要绳子把人揪进去。揪进去之后,有条羊肠小道,小道上面有好几处关隘,这关隘只能一个人过。也就是说不管来了多少兵,到了这个地方只能一个人过。所谓一夫当关,望夫莫开。
还有一个地方是天然的凹坑,是一个陷马的槽,万一有骑兵突入到这里,马过不来。非常精细的一个设计。
那这跟恐龙足迹有什么关系?
有关系。宋朝人挖山寨时,在地面上找到了祥瑞——石头开花了。这些花特别像莲花,莲花在中国传统文化是非常纯净、美好的象征,所以他们当时就没有把这些莲花破坏掉,没有把它铲平,而是用一层黄土把它盖了起来。
其实,地面上不仅出现了莲花,还出现了很多奇奇怪怪,可以跟莲花相对称的东西,因此山寨后来有了名字——莲花保寨,寓意石头上的莲花,保护这个山寨。
而这个祥瑞,莲花纹案,其实是恐龙足迹。 它旁边对称的图形,其实是泥裂构造。
什么是泥裂?
天气热的时候,路边的小水坑的水蒸发之后,那层泥可能会变成薄薄的,裂开了的样子——这就是泥裂,是古沉积的证据。
当然,在宋朝人看来,这跟泥土没关系,这是荷叶的叶脉,是莲花神迹。
2007年我们上去挖掘,刚好是6月1号,所以有很多放假的小朋友过来帮忙,他们拿喝的水打湿足迹,来看恐龙足迹到底有多大。这个地面上有300多个这样的恐龙足迹,非常壮观。
下图是恐龙走路时,留下来的行迹。在莲花保寨的地面上,我们发现了数10条非常清晰的行迹。这些行迹属于鸭嘴龙,它数量特别多,有可能成千上万只地大群活动。
它们特别像非洲草原上角马、羚羊等等的这些大群动物,几乎没有什么防御措施,只靠群体的数量,来弥补它们没有防御措施的缺陷。
我们做了很多细微研究,都证实了鸭嘴龙的数量庞大。比如,在一米长的恐龙足迹凹坑里,我们通过三维扫描,发现了九成恐龙的足迹。
什么概念?
这说明, 这个地方活动的恐龙密度非常高 ,大量的恐龙在一个相对短的时间内,在这个区域反复地踩踏。
立体的恐龙足迹如何形成?
还有一些恐龙足迹非常有意思,比如下图这个看上去有点像树桩一样的物体。这是当地自然局的局长拿小斧头硬凿下来一块,送到了我办公室,说可能是硅化木。
可是,仔细看发现没有什么木化石的痕迹,后来我去了现场一看, 发现这个树桩其实是一个立体的恐龙足迹 。
那么如何形成立体的恐龙足迹?
试想,假如你在森林走,不小心踩到一个比较泥泞的地方,那这时候就不会留下一个浅浅的足迹,而是可能半条腿都陷进去了。
恐龙也一样,恐龙有时候不小心踩到一个软坑,它的脚陷进去特别深,拔出来之后,沉积物把它填充,就形成一个很深的恐龙足迹。
我在甘肃北部仓马,曾经找到过一米高的恐龙足迹。这是一只挺倒霉的恐龙,踩得挺深,挺危险的。
这些足迹能告诉我们,恐龙的趾头怎么运动。 比如说这个足迹,我们可以看到,恐龙趾头遇到非常软的、非常湿的沉积物之后,三个趾头迅速张开,再迅速地收拢。这是我们在骨骼上面很难判断的一些细节,对研究恐龙的行动、关节都有很重要的帮助。
水鸟还是恐龙足迹?
在莲花保寨研究时,我犯过很多错误。但这也很正常,因为这是我第一次研究恐龙足迹,我的经验在那时候非常少,像下图这种三个趾头的小脚印,我当时就认为,是小型的吃食肉恐龙留下来的,但后来在看过更多标本之后,我发现这很可能是一类大型的水鸟留下来的。
这种大型水鸟,如今在崇明岛等这些地方能看到,它们会成群地往一个方向移动。退潮时,或者说水来时,去吃里面的小动物。它的足迹有明显的群居或者觅食的规律,这跟莲花保寨看到的现象非常相似。
不过,后来我知道了,鸟足迹跟恐龙足迹最大的差别,在于鸟足迹的两个外侧趾头,中间的夹角特别大,一般超过100度或者120度。而小型的吃肉恐龙会比较窄,一般在几十度左右。
错失翼龙足迹
还有一次,我错过了西南第一例翼龙的足迹,更是让我惭愧得不得了。
我觉得我是做事情比较谨慎,比较细心的一个人。当时,为了清扫莲花保寨三四百个恐龙足迹,我在这些土上面做了一个星期,甚至在里面找到一些古人的东西,比如说一些不完整的钱币,一些弓箭的箭头。
我把整个足迹的表面打扫得一尘不染,统计出上面的任何一个凹坑,但是我却漏过了西南第一例翼龙的足迹。
这个足迹怎么发现的呢?
甘肃的古生物学家李大庆老师,当时受綦江当局的委托去给足迹翻模。那天应该是一个傍晚,他走上去想查看一下有没有工具遗漏,检查工作进度。
刚好有一线夕阳,以非常低角度照到地面上。他看到了地面上有这些特别小的、很奇怪、也很规律的小凹坑。
他想起来,在他工作的地方甘肃,发现过中国第一例确凿的翼龙的足迹,形态非常相似。
他给我打电话说:立达,这个地方有翼龙足迹,你们当时记录了吗?
我当时坚决地否定。不可能,我在那里干了一个星期,起早摸黑的,怎么可能有我没发现的翼龙足迹。
结果,我第二天赶过去看的时候,发现不只是一对,而是三四十个足迹。所以科学发现有时候就是这么奇怪, 不同学者在不同时间,看到东西其实并不一样 。
我工作那个星期,全是阴天,而这些足迹特别的浅,没有合适的光线根本看不出来。后来我美国的老师告诉我,有一个办法:晚上带着头灯,斜着打,再去看一遍。你能看到跟白天完全不一样的足迹。一个另外的世界,很多浅的足迹都能被发现。
足迹显示,这只恐龙掉头了
1995年前后,四川凉山的一个铜矿在爆破的时候,发现了壮观的一幕。这是一张黑白照片,仔细看,上面有很多小小的凹坑,这些全部是恐龙的足迹,粗粗的估算有上千个。
这个可能是中国最好保存的一片恐龙足迹,是大自然给中国留下了一个宝贵的遗产。任何古生物学家看到都会瞠目结舌,面积太大了,足迹太多了,保存太好了。
成都理工大学的老师赶到现场,意识到这是一个非常重要的发现,开始跟当地矿场协商:怎么解决这个问题,怎么配合研究等等。
这个谈判持续的时间非常地久,双方的利益没有被合理地分配,结果终于有一天矿山不耐烦了。在一个雨季,由于不明原因,这个面坍塌了,被破坏了。上图是一个有心人留的一张照片——有一架推土机在那里,这解释了它是怎么“自然”地坍塌。
总之这个面一夜之间就坏掉了,我们后来找了当地的电视台,要他们拍的素材。还在网上找了去过当地的游客,以及当地人等等,收集了他们拍的照片,找了大量的素材,试图还原当时足迹的面貌。
上图中间部分,是我们根据视频、图像,综合复原的当时的足迹面。可以看到有十余道比较清晰的足迹,而这些足迹有一个非常有意思的行为学特点:三只恐龙,同时往一个地方,也就是RP 集中点进发。结果在集中点,这三只恐龙的足迹发生了非常混乱的踩踏,离开那个地方只有两只恐龙的足迹。
这个很有意思,就像一部电影一样,三个人去一个地方,只有两个人离开了。
如何确定这是同时发生的?
有辅证。第6号恐龙,往RP点这个地方走过去,走了一半它掉头了。是不是看到了不该看的东西,或者看到了害怕的东西?
虽然恐龙足迹在全世界非常多,但是这种掉头的是第一次。
掉头的恐龙足迹有什么用?
掉头的恐龙足迹,可以研究蜥脚类恐龙行走的规律。 蜥脚类恐龙走路,可跟鳄鱼或者人完全不一样,它是同手同脚的。
同手同脚的动物掉头、拐弯,是非常特别的形迹。所以,研究恐龙的行为或者行为方式,恐龙足迹会起到非常重要的作用。
很可惜,这个面被破坏了。知道这个坏消息的时候,我在加拿大读书,第二个星期请假飞到了四川,去到破坏后的现场,在那堆被炸掉的石头堆里面,我们找到了四川第一例或者说极少的翼龙足迹。
我们运气很好,在附近的岩面上又找到了更多的恐龙足迹。
之后我们每一年都去,因为这个矿场没有停工,每一年都在爆破。这有一个好处,虽然有一些足迹被破坏掉了,但也有一些新的足迹被暴露出来了,所以每年都去采集新的数据。
这个是我当年跟我的美国老师在当地考察的照片,可以看到在崩掉的石头上面,有两个恐龙足迹。
还有当地另外一个岩面上,夕阳下可以看到波痕,在波痕上面有一条恐龙的行迹非常漂亮。
所以我们在研究时,感到很累或者很无奈时, 经常有一些非常美,非常震撼人心的发现来调剂一下 。
看到这张照片,可以想象:1亿年前,在波光粼粼的水刚退去不久的一个湖畔,一只大型的恐龙,六七米,慢慢地走过那个地方。
多么奇妙的一个画卷,隔着1亿年,你却仿佛可以跟它对话一样。
从游泳恐龙足迹中,推断水深
这是我们后来在旁边的一座山,找到的一个岩面。在这个岩面上,我们发现了中国首例确凿的恐龙游泳的足迹。
在很长时间之前,我们都不确定恐龙能不能游泳。想当然猜测恐龙会,但是怎么游,或者哪一种恐龙喜欢游,真不知道,直到游泳的恐龙足迹被发现。
它们的足迹,跟传统的三个趾型的足迹差别非常大。有点像并列的、平行的爪痕——这就是三个趾头在水里浮起来之后,整个恐龙浮起来,像狗刨一样,去刨水。爪尖接触到地面水底的沉积物,才留下来游泳的痕迹。
这个在世界上非常的少见。游泳痕迹的出现,可以推断一个非常有意思的史前的数据:这个区域的水深,或许只到恐龙的腰或者说臀部。因为它需要浮在水面上呼吸,而掂着脚尖,刚好能碰到地面,也就说水深只有到了恐龙的臀高,才能留下这样的足迹。
所以我们可以复原古代的水深,这很有意思。
这是我们艺术家复原的,恐龙游泳的姿态,就是像狗刨一样。你可以看到它的腰的高度,就是当时这个区域的水深, 这是任何其它地质证据所做不到的,但恐龙足迹可以 。
迅猛龙的群居证据
我们都知道《侏罗纪公园》这部电影,有一类特别凶猛的小恐龙——迅猛龙,或者专业地说叫伶盗龙。这类恐龙有一个特别的地方,它的脚一般有三个脚趾头,但它在地面上留下的足迹只有两个。
为什么呢?
因为它的第二趾高高地抬起来,像一个小刀一样抬起来,只用剩下的两个趾头走路。它其实为了保护第二趾,不在日常的行走中被磨损,保持它的锋利。
这部电影里给我们提供了一个想象,就是这类恐龙特别聪明,它会像狼群一样协作,成群结队地去攻击猎物。
但事实上,在化石记录里面,只有极少,或者几乎没有证据可以表明,它们是群居的。而且在很长一段时间里面,这类恐龙的恐龙足迹也是独行侠。
但在山东,我们看到了群居证据。
山东李庄我们取得了新发现,四只小型的驰龙科或者伤齿龙类,它们彼此之间的间距几乎一样。这表明它们同时成群地路过了这个地方,往同一个方向在前进。
这是小型驰龙科或者说小型的恐爪龙类,第一次出现群居的证据,所以说有时候一些科幻作品诚不欺我。
这是一个水塘的边上,我们找到了几百个恐龙足迹。但很遗憾,这个地方现在还没有被很认真地保护起来。
在中国,其实有很多恐龙足迹点都面临这样的问题: 如何去保护?如何去让这些珍贵的标本更长久地遗留下来?
这是很难的一个课题。
那么也要告诉大家,社交平台对我们的工作有很大的帮助,有很多线索是社交媒体的读者反馈给我们。
所以当你以后在野外看到一些很规律的行迹,可以通过社交平台告诉我,说不定你就找到了恐龙时代的小秘密。
谢谢大家。
演讲嘉宾邢立达:《追寻恐龙的足迹,窥见远古时代的生活画卷》| 摄影:VPhoto
作者:邢立达
监制:吴欧
策划:麦芽杨
编辑:麦芽杨 范可鑫 夏晓茜 凝音
排版:夏晓茜
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