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远古白蚁啃食恐龙?吃荤的白蚁?

来自化石表面的发现

远古白蚁啃食恐龙?

来自化石表面的发现

古生物学家的研究对象是化石,他们通过研究化石,解释有关远古生物的各类问题。古生物学家不仅会用X光透视化石的内部,也会对化石表面的细节进行分析,因为在从骨骼变成化石的漫长过程中会发生很多事件,会在化石表面留下痕迹,而这些痕迹既能反映远古时期的地理和气候特征,也能反映远古动物的一些行为特征。举例来说,肉食动物在杀死猎物后,通常会在猎物的骨头上留下啃咬的痕迹——齿痕;路过的大型动物不小心踩到一节骨头上,将其踩断或使之变形,留下踩踏痕迹;动物的骨头在被搬运的过程中可能被岩石划出痕迹;如果是在潮湿的地方,动物骨头还会发霉,真菌的菌丝深入到骨头中,破坏骨头的结构并留下痕迹;埋在浅层土壤里的骨头有时会遭遇植物根系的围剿,留下植物根系的压痕……总之,骨头在有幸变成化石之前饱受磨难并留下累累“伤痕”。古生物学家就像侦探一样,根据这些细微的痕迹,推测并且还原远古时的情景。

近年来,研究者在化石表面又有了新的发现——刮痕。这里所说的刮痕,并非由自然形成的,它们或三条一组,或五条一组。经确认,它们和昆虫的齿痕相吻合。昆虫上颚的运动模式和人类是不相同的——我们在咬物体时,上颚骨和下颚骨上下咬合,在物体上留下牙印(正因此,你可以从咬人者留在你的手腕上的“手表”痕迹来判断其门牙是否齐全);而昆虫的上颚则是左右咬合,而且很多时候是水平方向运动。正因此,昆虫留下的齿迹(刮痕)是不同于人类的。昆虫的牙齿有大有小,牙齿数量是固定的。于是,那些拥有强力上颚的昆虫会在骨骼表面留下深浅不一、但有规律的划痕。一般来讲,每组平行划痕的数量和牙齿的数量相对应,每条划痕的深浅程度和牙齿的大小相对应,划痕之间的距离则和牙齿的齿距相对应。通过分析这些划痕,古生物学家便可以还原造迹昆虫的上颚形态,然后通过与现代昆虫类群进行比对,最终确定最可能的古昆虫类型。

也是采用这种方法,英国科学家取得了一个惊人的发现:一些恐龙化石表面的刮痕似乎是白蚁造成的!至少,从刮痕上分析是这样。2005年,英国科学家在一次学术会议上谨慎地发表了他们的观点。

新的发现

远古白蚁啃食恐龙(严格的表述是:远古白蚁是恐龙骨骼的重要分解者),这是真的吗?就在科学家们惊疑不定的时候,在中国云南禄丰地区又有了新的发现——这次不是刮痕,而是突出在化石表面之外的一种结构。

禄丰盆地位于昆明市西北方向约102千米,在我国恐龙研究史上可谓声名显赫——由中国人自己研究、复原、装架的第一头恐龙便是在这里完成的。这是一个小型的内陆盆地,发红的盆地沉积了厚达1000米的陆相沉积岩。随着地表风化,恐龙化石源源不断地暴露出来。

新的发现来自于一具云南龙化石。这是一头典型的原蜥脚类恐龙,生活在距今约1.95亿年前。原蜥脚类恐龙是一种早期恐龙,生活在三叠纪到早侏罗世,在全球都有分布,被认为是后来的大名鼎鼎的梁龙等蜥脚类恐龙的祖先(尚存争议)。在禄丰,最常见的原蜥脚类有禄丰龙和云南龙。前者体长6~7米,属于中等体形食草恐龙;后者体长达十余米,属于大型食草恐龙。

在第一次接触这头云南龙的一块编号为“35”的标本时,研究者就敏锐地发现了问题:除了化石表面有一些浅浅的沟、槽等结构外,还存在着一些网状结构,吸附在恐龙骨骼的多处,以髂骨、坐骨、椎骨处的密度最大。

研究者仔细观察发现,网状结构是由一些突起在骨骼化石表面的略显扁平的“长条儿”构成的,“长条儿”的宽度从2厘米到几毫米不等,表面圆滑,在末端则形成半圆形。有的“长条儿”还分叉,在某些地方甚至还形成膨大的结构。“长条儿”们彼此交错,看上去就像现代的立交桥。研究者只在骨头化石上发现了“长条儿”,在包含化石的岩石上并没有发现。这就是说,这些“长条儿”是骨骼化石上的附属结构。可是,此前从未有人在骨骼化石上发现过这样的东西。它们是什么呢?

在排除了病变、矿物晶体析出等各种可能性后,在研究者的记录本上只剩下一个选项——它们是在恐龙死后,由其他生物弄上去的!如果真是这样,它们又是怎样被弄上去的呢?

为了查明真相,研究者在显微镜下观察化石的横截面切片,结果有了进一步的发现:这些遗迹最初应该是一种带有泥质外壳的中空结构,或者说,是一种巢穴。那么,是谁建造了这种巢穴呢?

筛查“嫌犯”

从尺寸上分析,化石上的巢穴应该是由一种小型无脊椎动物建造的。在排除了底栖虾类的可能性后,能在骨骼上建造如此之小的巢穴的生物只剩下一类——远古昆虫。留在化石上的通道、小室遗迹都符合昆虫的特征。那么,是哪种昆虫呢?很幸运,能够在动物骨骼上留下遗迹的昆虫种类并不多,可以通过排除法来进行初步筛查。于是,蜉蝣、谷蛾等骨骼造迹昆虫相继出局。

让研究者最终锁定“嫌犯”的线索是35号标本上的一个特征,那就是:那些“长条儿”的宽度是变化的。这和社会性昆虫的巢穴相吻合。在不同通道上行走的昆虫的数量不同,比如对社会性的蚂蚁来说,在主通道中有大量的工蚁在走动,通道便因“交通量”大而被拓宽,而那些很少有蚂蚁经过的通道则相对狭窄。

我们知道,少数甲虫、全部蚂蚁和白蚁都具有社会性。那么,“嫌犯”是其中的哪一个呢?首先,蚂蚁出局了,因为它们是年轻的社会性昆虫,起源时间不早于白垩纪,比遗迹化石至少晚了数千万年,而且这种遗迹也不符合蚂蚁的生活习性——蚂蚁虽然以骨肉作为食物之一,但它们更倾向于用松散的土粒包埋食物,而不是建造泥质的通道。还有,蚂蚁建造的巢穴是水平方向的,而遗迹通道并非如此。

那么,甲虫呢?现今甲虫的社会化程度都比较低,即使具有较高社会性的马氏芳小蠹也远没有达到蚂蚁和白蚁的分工合作的地步,而且马氏芳小蠹也不具备建造复杂巢穴系统的能力。当然,这并不能排除在远古时期曾经出现过较高社会性甲虫的可能性。甲虫还不能完全出局。

最后一个可能的“嫌犯”便是白蚁。从尺寸上讲,白蚁巢穴通道的宽度与遗迹通道的宽度大体吻合。从特征上讲,白蚁因体色浅,体壁薄,害怕阳光和干燥,但凡到地面上活动,必须构造“掩体”,以保护自己免受这些不利因素的影响。它们的“掩体”是用唾液咀嚼泥土建造而成的,无论它们走到哪里,“掩体”就盖到哪里。还有,当白蚁为觅食而建造通道时,只要遇到需要分支的情况,它们就会以“Y”字形进行分支(“Y”字形分支可以提高白蚁的觅食效率),而这与遗迹通道的“Y”字形分支高度吻合。更让研究者兴奋的是,连35号标本上的那些“立交桥”也可以用白蚁的筑巢行为加以解释——有研究发现,除非遭到破坏,白蚁轻易不会拆除已经建好的通道。因此,当它们修建的一条通道需要穿过另一条已经建好的通道时,它们就会在两条通道的交叉处修建“立交桥”。

如此看来,“嫌犯”极可能就是白蚁——为了啃食恐龙,白蚁在恐龙骨骼上建造了巢穴。

上述结果与之前英国科学家在恐龙骨骼化石表面发现的疑似白蚁的“刮痕”遥相呼应,成为远古白蚁啃食恐龙的有力证据。可是,另一个问题出现了:白蚁吃荤,这是否违背了我们已知的生物学事实?

吃荤的白蚁?

众所周知,现今很多种类的白蚁都是严格的素食主义者——在这些白蚁的体内共生着多种微生物,这些微生物能够帮助白蚁将木质的纤维素分解并转化为能够被白蚁吸收的葡萄糖。一些高等白蚁甚至能够在木质的基础上培养真菌,以“蘑菇”作为食物。白蚁似乎与肉食脱了干系。

不过,有研究发现,一种较为原始的白蚁,现今生活在澳大利亚的达尔文澳大利亚白蚁,几乎就是杂食的动物。再从白蚁的演化史上看。白蚁们刚刚经历了该门类最为惨痛的事件:它们引以自豪的宗门——昆虫纲等翅目被撤销,所有种类的白蚁因其进化关系被划入蜚蠊目,后者的代表物种是蟑螂,一种自古生代就已经存在的古老昆虫类群。简言之,今天的白蚁可以被看作蟑螂。如此来看,远古白蚁或者其始祖,很可能如蟑螂一般并非完全素食。

事实上,一些白蚁物种至今还保留着分解骨骼的行为。早在1911年,英国著名科学杂志《自然》就报道了白蚁啃食人骨的现象。现在我们已经知道,白蚁既啃食干骨头,也不放过新鲜的骨头,它们甚至能将一块骨头啃食殆尽。科学家在研究大象骨骼时,也发现了被白蚁啃食的证据,并且还发现了“Y”字形的通道。

还原真相

至此,我们可以还原当年的场景了——

距今1.95亿年前,一头约长10米的恐龙轰然倒下,其巨大的肉身暴露在地面。首先到来的是嗅觉灵敏的食腐昆虫等小型无脊椎动物,它们在恐龙的尸体上产卵,期待幼虫能丰衣足食地成长起来。但是,它们的小算盘多半不能得逞了,因为那些大型食腐动物,如腐食恐龙,很快也风闻而至。它们驱赶首批光顾者,把虫卵、不愿逃走的小虫连同大块的腐肉一起吞到肚子里。而此时,一些小型的肉食动物可能正在远处观望,期望大家伙们吃完以后还能剩下一点点碎肉,让它们填饱肚子……在这头云南龙被其他食腐动物吃得几乎只剩骨头的时候,附近的一窝白蚁(或白蚁的先祖)开始行动了。它们用唾液搅拌泥土,建造它们的“掩体”。在接下来的日子里,它们夜晚在骨架的表面活动、取食,白天则躲在“掩体”里。直到有一天,突如其来的变故,将它们和它们的巢穴,以及恐龙骨骸一起掩埋。之后又历经了亿万年,那些原有的成分被矿质交代(交代:热液与围岩发生化学反应及置换)成为今天的遗迹化石。发现者为这类遗迹起了个名字——“饕餮迹”,意指遗迹的主人当年有个好胃口。

从化石推测,在相当长一段时期,至少一部分白蚁是温暖湿润地区重要的动物尸体分解者。但随着另一类进化自蜂类的强大社会性昆虫——蚂蚁出现,白蚁在与后者的竞争中衰落了,并最终从这个生态位上被清除了出去……

作者:刑立达  冉浩

来源:《大自然探索》 

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