新疆準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)現(xiàn)世界上最大的亞洲足跡
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亞洲足跡屬最早由Matsukawa等人2005年在日本下白堊統(tǒng)地層中發(fā)現(xiàn),模式種為跟墊亞洲足跡(A. pulvinicalx),其主要特點(diǎn)是具有明顯清晰的蹠趾墊印跡,代表了獸腳類恐龍的足跡類型。我國(guó)學(xué)者在內(nèi)蒙古鄂托克下白堊統(tǒng)地層中發(fā)現(xiàn)了豐富的亞洲足跡,在河北和山東下白堊統(tǒng)地層中也有零星發(fā)現(xiàn),但保存較差。
新疆準(zhǔn)噶爾盆地烏爾禾翼龍動(dòng)物群的發(fā)現(xiàn)和研究始于20世紀(jì)60年代。1963年,新疆石油地質(zhì)工作者在克拉瑪依烏爾禾下白堊統(tǒng)吐谷魯群地層中采集了一批脊椎動(dòng)物化石,由楊鐘健研究命名為魏氏準(zhǔn)噶爾翼龍(Dsungaripterus weii),這是我國(guó)第一具較完整的翼龍化石骨架。1964年中科院古脊椎所組織新疆古生物考察隊(duì),對(duì)烏爾禾地區(qū)進(jìn)行了進(jìn)一步的野外調(diào)查和發(fā)掘,發(fā)現(xiàn)了大量翼龍及其他脊椎動(dòng)物如龜鱉類、鱷類、蛇頸龍類和多種恐龍化石等,證明烏爾禾地區(qū)是一個(gè)富含早白堊世陸生脊椎動(dòng)物化石的新地點(diǎn)。1973年,楊鐘健等將這一脊椎動(dòng)物化石群命名為烏爾禾翼龍動(dòng)物群,并對(duì)其中的翼龍、恐龍和龜鱉類等化石及地層進(jìn)行了研究。
2006年以來,汪筱林帶領(lǐng)的中科院古脊椎所科考隊(duì),對(duì)新疆天山南北的吐哈盆地和準(zhǔn)噶爾盆地等中生代古生物和地層進(jìn)行了十多年的連續(xù)考察,在哈密盆地發(fā)現(xiàn)了早白堊世哈密翼龍動(dòng)物群及共生的大量翼龍、恐龍、鳥類等足跡化石,在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的烏爾禾及相鄰地區(qū),除了發(fā)現(xiàn)豐富的翼龍、恐龍等骨骼化石外,還發(fā)現(xiàn)了多個(gè)層位保存的大量的翼龍、恐龍、鳥類和龜鱉類足跡組成的足跡化石群,極大的豐富了動(dòng)物群的化石類型和組成。近年來, 我國(guó)學(xué)者也報(bào)道了陳列于烏爾禾魔鬼城奇石館中零星的足跡化石,但其準(zhǔn)確地點(diǎn)和層位尚有待進(jìn)一步考證。此次研究除了對(duì)新發(fā)現(xiàn)的獸腳類足跡進(jìn)行系統(tǒng)形態(tài)學(xué)描述外,還簡(jiǎn)要分析了造跡恐龍的個(gè)體大小、行為習(xí)性和形成足跡的古環(huán)境背景等。
獸腳類恐龍足跡保存在長(zhǎng)約12m寬約7m,面積約80平方米的灰綠色細(xì)粒砂巖層面上,地層近于水平。足跡化石層有上下兩層,上部層面保存了6個(gè)足跡,下部層面僅出露了7個(gè)足跡(大部分被上層所覆蓋),共組成3條行跡和4個(gè)孤立足跡。上部層面同時(shí)還保存了對(duì)稱波痕和2條蟲跡。根據(jù)野外對(duì)比,足跡化石賦存在吐谷魯群中部的勝金口組上部。
圖1:烏爾禾黃羊泉水庫(kù)足跡化石野外平面分布及足跡線條圖
通過對(duì)足跡、行跡特征的詳細(xì)觀察研究,識(shí)別出大小兩種三趾型足跡類型。大型足跡在上部層面組成一條行跡和2個(gè)孤立足跡,在下部層面也有兩個(gè)孤立足跡,足跡呈趾行式、無拇趾印跡和尾跡、足跡為軸對(duì)稱圖形、V字形、具有非常明顯的蹠趾墊(腳跟)印跡,蹠趾墊呈近似橢圓形,足跡全長(zhǎng)47~56 cm,寬31~42cm,趾間角近似相等,外側(cè)趾間角在49.00°~55.34°之間,Ⅲ趾略長(zhǎng)于Ⅱ趾,明顯長(zhǎng)于Ⅳ趾,Ⅲ趾第3個(gè)趾墊向Ⅳ趾方向彎曲,趾墊式為3-3-2,爪尖較鈍,趾尖三角形長(zhǎng)寬比(M) 很小,在0.34~0.37之間,單步長(zhǎng)164~180 cm,復(fù)步長(zhǎng)為328~336 cm。中型足跡在下部層面組成兩條行跡,一些特征與大型三趾型足跡一致,但化石相對(duì)較小,比大型足跡小一半左右,足跡全長(zhǎng)21-27 cm,寬18-20cm,外側(cè)趾間角在46.63°~51.40°,趾墊式為3-3-3。
從足跡的大小和形態(tài)特征分析,所有足跡與實(shí)雷龍足跡科(Eubrontidae)特征相似。通過對(duì)實(shí)雷龍足跡科已知的6個(gè)屬的正型標(biāo)本和1個(gè)屬種未定成員的對(duì)比,依據(jù)其三趾型、趾行式、接近軸對(duì)稱圖形、V字形、具有明顯的蹠趾墊、足跡長(zhǎng)大于寬等,兩種足跡類型均歸于亞洲足跡屬。由于大型足跡個(gè)體大、II和Ⅲ趾近于等長(zhǎng)、Ⅲ趾第3個(gè)趾墊向Ⅳ趾方向彎曲、趾間角近等與已知的亞洲足跡屬的兩個(gè)種相區(qū)別,因此建立亞洲足跡屬一新種——牛氏亞洲足跡(Asianopodus niuiichnosp. nov.),種名贈(zèng)予足跡的主要發(fā)現(xiàn)者牛春旺先生。這一亞洲足跡新種比已知最大的亞洲足跡大約1.5倍,是亞洲足跡屬中最大的類型。中型足跡歸入已知的跟墊亞洲足跡。
圖2:牛氏亞洲足跡(新種)野外化石照片、模型及線條圖(比例尺為20 cm)
(a)正型標(biāo)本,(b)副型標(biāo)本,(c)歸入標(biāo)本
圖3. 跟墊亞洲足跡野外化石照片、模型及線條圖(比例尺為10cm)
圖4. 實(shí)雷龍足跡科的主要屬種線條圖
(a)-(h)已研究的實(shí)雷龍足跡科成員; (i)-(j)本次研究的足跡化石. (a) 跟墊亞洲足跡; (b) 粗壯亞洲足跡 (c) 巨大實(shí)雷龍足跡; (d) 洛克里查布足跡; (e) 王氏子洲足跡; (f) 九曲灣湖南足跡; (g) 石炭張北足跡; (h) 實(shí)雷龍足跡未定屬種; (i) 牛氏亞洲足跡; (j) 跟墊亞洲足跡
根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)公式,通過后足足長(zhǎng)可以對(duì)造跡恐龍的臀高和體長(zhǎng)進(jìn)行估算。一般來說獸腳類恐龍的臀高約為后足足長(zhǎng)的4倍,體長(zhǎng)約為臀高的2.63倍。據(jù)此推算牛氏亞洲足跡造跡恐龍的臀高約為2.3 m,體長(zhǎng)近6 m,屬于大型獸腳類恐龍。跟墊亞洲足跡造跡恐龍的臀高約為1 m,體長(zhǎng)約為2.5 m。根據(jù)臀高和復(fù)步長(zhǎng)等數(shù)值,也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)一步對(duì)恐龍的行走速度進(jìn)行估算,其中牛氏亞洲足跡造跡恐龍的行走速度約為8 Km/h,跟墊亞洲足跡造跡者的速度約為6.5 Km/h。一般認(rèn)為,復(fù)步長(zhǎng)和臀高比值得出的相對(duì)復(fù)步長(zhǎng)如果大于2,屬于快速行走和奔跑狀態(tài),反之則屬于緩慢行走狀態(tài),由于兩類造跡恐龍的相對(duì)復(fù)步長(zhǎng)都小于2,因此都處于漫步的狀態(tài)。
根據(jù)足跡層面保存的對(duì)稱波痕(常見于雙向水流的濱湖或?yàn)I海環(huán)境)、蟲跡以及足跡化石的完整保存等特征(只有濕度、黏度、顆粒度適中的底質(zhì)環(huán)境才能完整保存足跡化石),推斷足跡化石是兩類造跡恐龍漫步行走于濱湖環(huán)境形成的。
圖5. 牛氏亞洲足跡與跟墊亞洲足跡及造跡者生態(tài)復(fù)原圖(趙闖 繪)
本文通訊作者為汪筱林研究員,第一作者為博士生李陽,其他作者有蔣順興副研究員。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)及中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)目的支持。
作者:李陽,汪筱林
供圖:李陽,汪筱林
本文來自中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所