作者：張玉光（國家自然博物館副館長）

　　光明日報記者詹媛整理

　　地球上第一朵花在哪里綻放？恐龍怎么演化成了鳥？1923年，地質學家在遼西凌源首次發(fā)現(xiàn)古生物化石并提出“熱河系”概念；1962年，我國古生物學家顧知微將其命名為“熱河生物群”。百年來，特別是近40多年，我國和世界古生物學家在這里取得了豐碩成果，許多現(xiàn)生生物的祖先類型在這里陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)。11月2日，由國家自然博物館等單位主辦的“遠古熱河——中生代重要化石發(fā)現(xiàn)特展”展示了130多件來自這座獨一無二的世界級化石寶庫的“瑰寶”，為大家重現(xiàn)演化故事，更好展望未來。

　　世界級的古生物化石寶庫，這里為何如此重要？

　　熱河生物群素有“20世紀世界最重要的古生物發(fā)現(xiàn)之一”與“世界級的古生物化石寶庫”等美譽。這一地區(qū)化石數(shù)量之多，種類之豐富，令世界古生物界贊嘆。

　　這里發(fā)現(xiàn)了世界上最早的開花植物——遼寧古果和世界上最早的有胎盤哺乳動物——中華侏羅獸等化石。100年來，在這座世界級化石寶庫發(fā)現(xiàn)了大量具有重要科研意義的化石物種，幾乎囊括了中生代向新生代過渡的所有生物門類，為研究鳥類起源和飛行起源、真獸類起源、被子植物起源、地質變化與生物協(xié)同演化等重大地質古生物理論問題，提供了極為重要的化石佐證。

　　熱河古生物化石分布于今天遼寧西部，河北北部和內蒙古東部部分地區(qū)。這里發(fā)育保存有世界上最為理想的中生代陸相地層，分布有中晚侏羅世燕遼生物群和早白堊世熱河生物群兩個重要生物群。化石保存精美，數(shù)量龐大，包含20多個生物門類。自20世紀80年代末起，古生物學者在這里有了數(shù)項突破性的古生物發(fā)現(xiàn)，包括早期鳥類、帶羽毛恐龍、原始有胎盤哺乳類和早期被子植物等，皆為20世紀古生物學領域的重大科學發(fā)現(xiàn)。

　　燕遼生物群是生活在大約1.66~1.59億年前中晚侏羅世的生物群，主要分布在中國北部、中亞、西亞等地區(qū)。燕遼生物群也是這里的代表性生物群之一，不僅與熱河生物群產(chǎn)自不同的時代，代表性化石分子也有不同的組合面貌。

　　熱河生物群是生活在大約1.35~1.20億年前白堊世的一個古老生物群，主要分布在中國北部、蒙古、西伯利亞、朝鮮半島、日本等東北亞地區(qū)。這里埋藏的熱河生物群物種種類豐富，數(shù)量龐大，保存良好，是獨一無二的世界級化石寶庫。

　　世界上最早的開花植物、帶羽毛的恐龍……化石“瑰寶”傳遞什么信息？

　　這次的“遠古熱河——中生代重要化石發(fā)現(xiàn)特展”首次集中展出大批來自熱河中生代的珍稀化石，展示了遠古時期熱河生物類群的多樣性和獨特性。那么，有哪些令人矚目的化石“瑰寶”呢？

　　中華侏羅獸——世界上最早的有胎盤哺乳動物。這些化石里，最引人注目的是來自侏羅紀晚期的中華侏羅獸，它是世界上最早的有胎盤哺乳動物。這個化石的發(fā)現(xiàn)改變了科學家對人類遠古祖先的認識，把人類探索有胎盤類哺乳動物祖先的時間又提前了3500萬年。它保存了長約2.2厘米的頭骨和部分骨骼，包括完整的前肢和手部骨骼，還有殘留的軟體組織痕跡，如毛發(fā)等。通過研究化石，科學家們得以推測出中華侏羅獸的外貌和生活習性——它的大小和一只鼩鼱相似，是一種早期的胎生哺乳動物。

　　錦州龍——熱河生物群發(fā)現(xiàn)的第一個大型恐龍化石。恐龍化石能夠幫助科學家們重建古代生態(tài)系統(tǒng)和動植物的演化歷史。而熱河作為恐龍化石的重要發(fā)現(xiàn)地之一，一直備受關注。錦州龍體長7米，臀高2.8米，體重1~1.5噸，是一種體形中等的鴨嘴龍超科類恐龍。它是熱河生物群發(fā)現(xiàn)的第一種大型恐龍,也是目前遼寧發(fā)現(xiàn)的最大的鳥腳類恐龍。

　　遼寧古果——世界上最古老的花。它們的生存年代為距今1.25億年的早白堊世，比以往發(fā)現(xiàn)的被子植物早1500萬年，被國際古生物學界認為是迄今最早的被子植物，就此為全世界的有花植物起源于遼寧西部提供了有力的證據(jù)。

　　原始中華龍鳥——首個被發(fā)現(xiàn)的帶羽毛恐龍。這一化石發(fā)現(xiàn)于1996年，是遼寧熱河生物群中發(fā)現(xiàn)的第一只帶羽毛恐龍。成體全長約1米、體重約0.55公斤，與歐洲發(fā)現(xiàn)的美頜龍有親緣關系，是體型最小的恐龍之一。中華龍鳥最重要的特征是全身覆蓋的絲狀構造。這些中空管狀的絲應是皮膚衍生物，是原始的羽毛雛形。對這個化石的進一步研究證實絲羽中保存了黑素體，與現(xiàn)生鳥類的黑素體比較后，研究人員認為：中華龍鳥全身主要由紅褐色絲羽覆蓋，頭、腹部白色，尾部有白色和褐色相間的條紋，臉部有褐色的眼罩狀斑塊。

　　鸚鵡嘴龍——東亞地區(qū)特有的鳥臀類恐龍。鸚鵡嘴龍是熱河生物里最早被發(fā)現(xiàn)的恐龍類，它是角龍類早期的分支，生存于白堊紀早期的東亞地區(qū)，體長約2米，是兩足行走的植食性恐龍。2008年，國家自然博物館科研人員在遼西發(fā)現(xiàn)鸚鵡嘴龍的木乃伊化石，多處保留了清晰的皮膚印痕。2016年的研究更清楚地指出，鸚鵡嘴龍身上鱗片的形態(tài)和排列方式——它們背側色深、腹面色淺，顯示它們很可能生活于幽閉森林環(huán)境中。

　　赫氏近鳥龍——生存年代距今約1.6億年。在赫氏近鳥龍被發(fā)現(xiàn)之前，古生物學家發(fā)現(xiàn)的所有帶羽毛恐龍均來自白堊紀地層，而世界上最早的鳥類始祖鳥發(fā)現(xiàn)自德國的晚侏羅世地層，距今約1.5億年。這使科學家們很疑惑，為什么作為恐龍后代的鳥類生存時間會比帶羽毛恐龍還早？直到近鳥龍的發(fā)現(xiàn)，才解決了這個問題。近鳥龍四肢都覆蓋著羽毛，所有的羽毛沿羽軸左右對稱，不具備飛行所需空氣動力學功能。這說明羽毛一開始演化出來，并不是用于飛行。國家自然博物館的科研人員在近鳥龍的羽毛印痕中提取了黑素體，黑素體的形態(tài)和排列決定著現(xiàn)生鳥類羽毛顏色。通過與現(xiàn)生鳥類對比，科研人員發(fā)現(xiàn)近鳥龍身體的羽毛是黑白相間的，頭頂羽毛為紅色。

　　顧氏小盜龍——體型最小的恐龍之一。顧氏小盜龍體長約70～80厘米，體重估計1公斤左右，是體型最小的恐龍之一。它前后肢都有兩側不對稱的飛羽組成的翅膀，因此有“四翼恐龍”的別稱。除了滑翔，它們也有可能采取動力飛行，在樹林間穿梭。通過研究羽毛化石中保存的黑素體顆粒，古生物學家認為顧氏小盜龍全身披覆著帶有虹彩光澤的黑色羽毛。顧氏小盜龍標本是了解從不會飛的恐龍到飛行鳥類演化歷程的重要材料。

　　甄氏甘肅鳥——熱河生物群中最接近現(xiàn)生鳥的類型。甄氏甘肅鳥身長約30厘米，下頜末端有非常細小的牙齒。后肢長于前肢，趾骨非常長，與跗跖骨相近；脛跗骨長度是股骨長的1.8倍，推測為半水棲，類似于游禽類。甄氏甘肅鳥化石的腹部保留了大量胃石，其大小比其他熱河生物群的古鳥都還要大，或能取食堅硬的種子或底沙里的無脊椎動物。這是熱河生物群中最接近現(xiàn)生鳥的類型，為今鳥型類的棲位分化與多樣性研究提供了重要材料。

　　氣候溫暖濕潤，萬物繁盛……遠古生物圈究竟什么樣？

　　熱河為何如此特殊呢？那是因為，當時，這里發(fā)生了火山噴發(fā)。大量火山灰掩埋了自然界的生物，長期的地質作用又使它們以化石的形式被保存下來。

　　也因如此，這里發(fā)現(xiàn)的化石特別精致，甚至保存了動物的皮膚、鳥類的羽毛，以及一些其他生物組合。依據(jù)這些化石，我們現(xiàn)在可以推測出當時的地球環(huán)境以及動植物生存狀況的原貌。

　　中生代早期，整個華北及部分東北地區(qū)為大的相對穩(wěn)定的大陸塊體，地質術語稱為“古陸核”，即大陸地殼中長期不受造山運動影響，只受造陸運動發(fā)生過變形的相對穩(wěn)定部分。晚中生代開始，華北古陸核構造演化發(fā)生了根本性變化：發(fā)生大規(guī)模巖漿活動、形成伸展盆地。頻繁的巖漿活動造成的環(huán)境變化可導致地區(qū)性生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生崩潰，使自然選擇壓力明顯增大，從而加速生物演化進程。

　　眾多獨立小型盆地的形成則有利于新物種的產(chǎn)生和生物多樣性的增加。研究顯示，華北古陸核在晚中生代經(jīng)歷過兩次大規(guī)模的裂谷盆地形成和大規(guī)模火山活動，分別與中晚侏羅世燕遼生物群和早白堊世熱河生物群生存時間相吻合。

　　大規(guī)模火山噴發(fā)產(chǎn)生的火山灰，不僅為湖泊和森林生態(tài)系統(tǒng)提供了豐富的營養(yǎng)物質，而且突發(fā)的火山運動也是生物遺體得以完好保存的重要因素之一。大量沉積的火山灰隔絕了氧氣和微生物，因此，大量生物遺體避免了腐爛分解的命運，有些軟組織也得以保存，最終形成了熱河化石寶庫。火山灰中的鋯石礦物更是精準測定和確定地層年代的重要材料。

　　大約1.25億年前的白堊紀早期，氣候溫暖，活躍的地質作用產(chǎn)生大量溫室氣體，海洋溫度比現(xiàn)在大約高15℃～20℃，世界許多地區(qū)被海水淹沒。

　　熱河當時密布淡水湖泊，氣候溫暖濕潤，附近火山噴發(fā)頻繁。這里有多樣的生態(tài)環(huán)境，多種動植物在此繁衍生息。湖泊中鱘和狼鰭魚優(yōu)哉游哉。沼澤里蟾蜍、蠑螈、龜鱉類和離龍等四處游走。陸地上蘇鐵、銀杏和松柏等裸子植物生長茂盛，被子植物也在水邊生長。翼龍與原始鳥類在天空中、樹林間滑翔或飛行，成百上千種動植物，占據(jù)著了天空、陸地和湖泊，萬物繁盛。

　　對熱河生物群的研究，為撰寫地球的生命史書提供了實證，這不僅有助于探究人類從哪里來，重現(xiàn)數(shù)十億年來地球生物演化的故事，更重要的是，對于人類今后往哪里去，也能有所啟發(fā)——古生物學研究有助于重建古代地球的環(huán)境和氣候，通過研究遠古生物的化石記錄和地層特征，可以了解到不同時期地球的氣候變化、地質事件發(fā)生和生態(tài)系統(tǒng)的演化，為理解地球環(huán)境變化和生態(tài)系統(tǒng)的形成提供重要線索，從而可以更好地預測未來地球的氣候和環(huán)境發(fā)展變化趨勢。

　　《光明日報》（2023年11月09日 16版）