恐龙化石被发现后,是根据什么原理进行还原的?

如题所述

第1个回答  2022-07-28

其实,科学家在复原恐龙时,一方面依靠的是恐龙的化石信息,但另一方面其实是靠脑洞。比如:上个世纪时,科学家认为斑龙长这样。

后来随着科学的发展,科学家认为斑龙长这样应该更合理。

最早科学家认为棱齿龙是树栖恐龙。

后来研究了棱齿龙的骨骼、肌肉以及体重之后,科学家认为它们更倾向于陆地行走,而非爬树。

那么,科学家们究竟是怎么发现这些错误的呢?毕竟又没有活生生的生物可以参考、纠正。

化石携带的信息

一般情况下,化石只有一小块骨骼以及牙齿,很少有皮肤、皮毛等软组织保存至今,甚至很多生物连完整的化石都没有,但科学家们仍能将它们复原了出来,这究竟是怎么做到的呢?

毫无疑问地是,科学家们可以从化石身上复原出该生物的骨骼,尤其是保存完整的恐龙化石,可以非常直观地帮助科学家了解该生物的结构。

但是,很多情况下,科学家只能得到一两个恐龙化石碎片,凭借这些碎片来拼凑恐龙活着时候的样子。比如:一两颗牙齿。

尽管如此,科学家也能从有限的化石中拼凑出部分信息,以牙齿为例。

首先,食草恐龙和食肉恐龙的牙齿并不是相同的,食草动物由于需要研磨植物,所以牙齿大多粗而大;食肉恐龙由于需要撕咬,所以食肉恐龙的牙齿大多尖而锐利。

再者,从牙齿上还可以分析出该生物的年龄,大多数成年之后的牙齿,只有一副,我们可以通过牙齿的磨损程度来判断该生物的年龄,甚至还能分析出它们吃了什么。

我们知道,所有的动物都是通过直接或者间接的方式从植物中获得能量,但是植物又分为几种不同的种类,其中由于光合作用的不同,植物又分为:C3植物、C4植物等。

C3植物和C4植物的碳同位素并不相同,c3植物的碳同位素大约为22‰----30‰;而C4植物的碳同位素为9‰----19‰。

由于这两者的不同,科学家们可以研究化石上的碳同位素,再根据它们是食肉动物还是食草动物,即可分析得出该恐龙以什么为食,以及当时地球上主要是那些植物。

化石无法提供的信息

虽然化石可以提供很多信息,但有一些信息却无法提供,比如:某件造型特殊的化石。

科学家们曾经发现了一种怪异的牙齿结构:旋齿。

由于这种结构的牙齿非常罕见,科学家甚至无法判断该化石来自于生物的哪个部分,为此,他们画了许多想象图。

从图中可以看出,这幅牙齿既可以是尾巴,也可以是鱼鳍,甚至是上颌以及下颌,而且无论是哪种结构,看起来似乎都合理。

如果没有别的化石证据出现,那么科学家们永远也无法判断旋齿位于生物的哪个部分。后来,科学家在另外一具化石上发现旋齿与颌骨连接在一起,最终才确定了旋齿的具体位置,而这种鲨鱼也被命名为旋齿鲨。

旋齿鲨属于软骨鱼,除了牙齿之外身体的其他部分很难保存下化石,因此科学家对旋齿鲨的研究进度缓慢,只能通过其他生物的化石,大致来判断它拥有什么样的特征。尽管目前人类画出了旋齿鲨的复原图,但如果我们真的见到这种生物,可能会发现它们与人类的想象差别巨大。

像旋齿鲨这样,只留下极个别信息的生物并不罕见,但是大多数生物的骨骼没有像旋齿鲨那么奇葩,科学家可以通过以往的经验分析得出该化石属于那块结构。

当所有的结构都知道之后,科学家会为它们建立肌肉模型,因为肌肉一定是附着在骨骼上升生长的,所以一般区别不大。

但是,随着科学在进步,以及一些关键化石被发掘,科学家之前建立的模型图也有可能被推翻。比如:之前人们认为恐龙的皮肤拥有厚厚的盔甲,但后来发现也有一些恐龙长有羽毛。

正是凭借着科学的一点点进步,以及发掘出的骨骼化石足够多,科学家们才能系统地建立起对已经灭绝生物的研究,虽然在研究过程中不可避免地会出错,但后人在发现新证据时,可以在原有基础上纠错。

总结

古生物学家面临的比较尴尬的局面就是, 古生物没有活的参考物,以及化石信息有限 。尽管如此,科学家们仍会通过现有的生物骨骼模型,以及生理机制来重建古生物,虽然在制作古生物时仍有误差,但随着科学研究的发展,科学家们会调整误差。

在具体解释这个问题之前,先给大家 看一幅图片 ,这是一种古生物 完整骨骼 的复原图。

很显然,它是一种海洋生物,如果以鲸类的外形复原的话,是不是应该是这个样子的呢?

但是 现实 中它的样子是这个样子的。

这种动物其实是大名鼎鼎的 沧龙 ,生活在晚白垩世的大型海生爬行动物。通过想象图和复原图的对比,大家可以清楚的看到基于古生物化石的想象与现实之间是有差别的。

下面就来讲一下,恐龙化石发现之后是怎样来复原的。

我们发现的恐龙化石往往是不完整的,有的时候只有几块骨骼,有的时候会有较多的化石发现。通常情况下,只有小型的恐龙才有可能保存完整的化石。

我们首先需要确定的是恐龙化石完整的样子,我们需要寻找那些发现化石数量多,整体完整度更高的种类,在复原这些恐龙的骨骼之后作为参照。当发现不完整甚至是零碎的化石时,以这些恐龙作为参考绘制其完整骨骼,这个过程专业名词被称为比较解剖学。通过这种方法我们来复原了恐龙完整的骨骼。

有了完整的骨骼,等于有了这一支动物的 基础 ,然后我们要在骨骼的基础上附加肌肉、器官和皮肤。怎样在骨骼上附加肌肉、器官和皮肤呢?这时候就需要参照现生动物啦,比如与恐龙亲缘关系较近的鸟类和鳄鱼,甚至是哺乳动物。

通过认识现生动物肌肉、肌腱是如何附着在骨骼之上,我们就能够复原恐龙身上的肌肉附着情况。

当我们将恐龙的骨骼附着上肌肉之后就可以在肌肉之外增加皮肤啦!皮肤的参考,往往是今天的爬行动物,因为大部分的大型恐龙身上是长着鳞片的。近几十年来,古生物学家发现了许多小型羽毛恐龙,证明恐龙的身上是覆盖着羽毛的,所以很多恐龙的复原图看上去就像是鸟类。

除了鳞片皮肤以及羽毛,很多恐龙的身上还有角质结构。比如,三角龙的角或者是许多长有头冠的鸭嘴龙类的头冠,其外形并不是我们发现的化石的样子,在这些骨头的外面往往是包裹有角质结构的,而角质部分经常无法保存成为化石,所以需要我们根据保存化石中的蛛丝马迹进行推测和复原。

拿 埃德蒙顿龙 举例子,这种恐龙曾经被认为是典型的平头鸭嘴龙,但是最新发现的化石证明在它们的原本光秃秃的脑袋上长有一个 小 头冠 ,这就改变了我们对于这种恐龙外形长期以来的复原。

事实上,恐龙的复原并不是古生物学家的工作,而是古生物艺术家的工作。他们既是艺术家又是生物学家,还是解剖学家,他们往往都是以画家的身份来进行这项工作,但是这项特殊的工作又要求他们要有丰富的古生物,现代生物学,解剖学及艺术等多领域的知识。

图注:中国最棒的古生物艺术家:赵闯


正是这些知识丰富的古生物艺术家的存在,才让我们能够看到恐龙活着时候的样子。我们对于恐龙的复原也是在不断进步的,看看150多年前复原的禽龙其实是这个样子,现在复原的禽龙就要科学得多!


恐龙化石的拼接相对容易一些,而复原恐龙整体的形象就难一些,恐龙有些有毛有些没毛,恐龙的颜色现在也很难确定了,依靠一些残缺的证据可以部分复原。

复原恐龙骨架结构比较难,但也可能没有想象的那么难 。 地球生物结构和功能相适应,骨骼都是有受力、附着肌肉、穿行血管等功能 ,学过一些解剖学的都能拼出来一些,但有时候很多恐龙化石掺杂在一起,拼接难度更大一些。恐龙骨骼化石有几种情况,有些地质地层保存的比较好,恐龙骨架就保存的比较好,骨头没有散落,这样的化石就在发掘的时候编好号,处理好之后直接按照编号后就差不多了,可以以此建立数据库,再发现新的恐龙化石群后,可以根据比对已有数据库中恐龙骨骼的形状、结构,来判断恐龙的种类,这样就好拼一些了。

有些地质地层保存的不是很好,恐龙骨架化石在地质活动中散落了,也因为化石形成艰难,有时候恐龙化石并不完整,但是通常散落的不会太远,就是位置会有变动,这就需要根据骨骼形状、结构作为依据,比如下肢骨要强于上肢骨,关节面的结构就能对应于连接的另一根骨头,骨头上的突起有些是肌肉的附着点,血管走行的地方也能形成穿孔和凹槽,就这样根据结构慢慢复原。最后一种情况也比较常见,就是在一个区域内有多种多头恐龙骨骼化石散落着,有些会掺杂在一起,可以根据数据库比对已经成功拼接出来的恐龙骨骼的结构特征,将不同的恐龙的化石分别开再拼接。

而恐龙整体的复原就很难了,由于形成年代距今最近也有6500万年了,很多细节都无法考证了,一些琥珀中会带有一些恐龙组织,可以确定一些恐龙长有毛,没有琥珀的可以根据周围的皮屑等化石来判断,这就比较艰难了,皮屑中也可能有一些类似现代生物皮肤中色素小体的结构,能够据此推断恐龙的颜色。大体上是这样搞的,不过我这说的简单,实际工作肯定要艰难得多。

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