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叩问恐龙蛋


□ 王敏

  鸟类的起源问题是生物学研究的热点领域,涉及鸟类的形态结构、飞行和羽毛等多方面内容。随着越来越多重要化石的发现,鸟类的恐龙起源学说已经逐渐为学术界所接受。特别是近年来,在我国早白垩世热河生物群以及侏罗纪地层中发现了许多保存精美的带毛恐龙、中生代鸟类化石等,为鸟类的恐龙起源学说提供了重要证据。对已有化石材料的研究主要关注恐龙与鸟类骨骼形态学上的对比,特别是兽脚类恐龙与鸟类在骨骼形态学上的很多相似之处。随着扫描电镜技术的广泛应用以及一些保存精美的恐龙蛋化石的不断发现,研究人员认识到鸟类和恐龙在繁殖行为上也具有很多相似之处。通过研究恐龙蛋的显微结构来探讨恐龙的繁殖行为,为探索鸟类与恐龙的亲缘关系提供了新的视角。

  1859年,人们在法国南部的普罗旺斯首次发现了恐龙蛋化石,Buffetaut和Le Loeff对其进行了研究。1877年,Paul Gervais首次将普罗旺斯的蛋壳化石碎片与现代的龟、鳄鱼、鸟和壁虎等的蛋壳进行了对比,并研究了蛋壳化石碎片的显微结构。他发现,这些蛋壳化石的结构与龟鳖类的相似,但其体积很大,很有可能属于恐龙蛋。1923年,美国自然历史博物馆“中亚古生物考察团”在我国内蒙古的巴音扎达找到了成窝的恐龙蛋化石。此后,更多的恐龙蛋化石材料在世界各地不断被发现,如今它们被陈列在世界各地的博物馆里,吸引了越来越多公众的注意。

  恐龙蛋化石在我国主要分布在广东南雄、始兴,江西赣州、信封,山东莱阳、诸城,浙江天台、永康、临海,河南南阳,湖北郧县,江苏宜兴以及内蒙古等地。这些地区的含蛋化石地层连续,地层的时代确定,恐龙蛋往往成窝保存,为我国晚白垩世地层的划分和对比以及研究蛋壳的形成过程和恐龙的繁殖行为、演化和绝灭等问题提供了重要材料。

  对恐龙蛋的研究,主要是从它的宏观结构和显微构造着手。前者主要包括恐龙蛋的排列方式、蛋壳的外观形态和蛋壳的表面纹饰,后者则是蛋壳的微观结构组成。 恐龙蛋的结构特点 恐龙蛋经历了漫长的石化、成岩等地质作用后才成为化石。原来蛋壳内部的卵黄和卵白已经在石化的过程中被置换或分解;钙质蛋壳在石化过程中被周围的矿物填充或置换,因而变得坚硬,得以保存下来。恐龙蛋常见的外形主要有圆形、卵圆形、椭圆形和长椭圆形,与现在我们所熟悉的爬行动物和鸟类的蛋很相似。不同类群的恐龙,其蛋在窝中具有不同的排列方式,常见的主要有三种:恐龙蛋围成圆圈,呈放射状排列;恐龙蛋垂直竖立在蛋窝中,尖端朝下;无规则的分布。

  关于恐龙蛋壳微观结构的研究,主要是建立在对现生爬行动物和鸟类蛋壳研究的基础之上。鸟类卵壳的模式结构从内到外包括壳膜、椎体层、柱状层、网状层、表面晶体层、覆盖层和护膜。

  壳膜位于卵壳的最里面,与卵白直接相连,由很多随机方向排列的有机质纤维组成微细网状结构。有机核心和乳突位于壳膜与椎体层之间。有机核心由蛋白质组成,不规则地分布在壳膜表面;乳突位于椎体的基部,主要由放射状的方解石晶体组成。楔体位于乳突之外,在径向切面上呈多角状,具有板状超微结构特征。椎体由乳突和放射状的楔体构成,呈圆锥状;椎体所在的这一层为椎体层。柱状层位于椎体层之外,是由柱体这一壳单元组成的。柱体间相互连接的情况往往可作为蛋壳的分类特征。某些蛋壳在柱状层之外是网状层,而大多数鸟蛋壳在柱状层之外是表面晶体层。

  恐龙蛋蛋壳的显微结构具有和鸟类非常相似的乳突层、层状棱柱层和气孔等结构。同时,一些恐龙蛋的不对称外形和表面纹饰与鸟类蛋壳具有可对比性。

  恐龙蛋属于遗迹化石,主要分类依据是它的宏观和微观结构特征,主要分为长形蛋科、圆形蛋科、树枝蛋科、棱齿龙蛋科、蜂窝蛋科和网格蛋科。

  恐龙的繁殖行为

  如今,人们已经发现了与胚胎骨骼或与成年个体骨骼一同埋藏的恐龙蛋化石。研究人员从系统发生学的角度详细研究了这些化石,一些结论表明:现生鸟类的一些繁殖行为很有可能是从兽脚类恐龙演化而来的。

  现生鸟类和鳄类与恐龙的亲缘关系较近。对于恐龙繁殖行为的研究,很大程度上依赖于与这两类现生生物的生物学特征框架的对比。

  鳄类与鸟类有很多相似的生殖特征,例如它们的蛋都具有硬质的蛋壳,双亲都能照顾后代,输卵管和黄体都具有一定的形态特征等。但二者也存在着不小的差异,主要表现在:鳄类具有双输卵管一双卵巢的生殖系统,每次产多枚蛋;亲代将蛋埋在沉积物或草堆里,并不亲自孵蛋;蛋孵化所必需的热量来自太阳光和周围植物腐烂产生的热量。保存鳄类蛋的环境中通常氧气含量较低,其蛋壳的气孔很发育,从而保证胚胎与外界可以顺利进行气体交换。鸟类则只有单输卵管一单卵巢的生殖系统,每次产一枚蛋,一般将巢放在开放的环境中,通过身体接触亲自孵化;其蛋壳通常较厚而且气孔少,从而保证蛋壳既不会被雌鸟压坏,也不至于在孵化过程中过度失水。

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摘自:大自然 2011年第02期  
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