恐龍死後,身體中的軟組織因腐爛而消失,骨骼及牙齒等硬體組織沈沒在泥沙中,處於隔氧環境下,經過幾千萬年的沈積作用,骨骼完全石化而得以保存.此外恐龍生活時的遺跡,如腳印、恐龍蛋等有時間也可以石化成化石保存下來.
1、石化和掩埋
當恐龍死去並很快地被沈積物或水下泥沙所覆蓋時,石化過程就開始了.這些沈積物中含有細小的顆粒,會在屍體表面形成壹層松軟的覆蓋物.這條“毯子”可保護動物屍體免受食腐動物的侵襲,也可隔絕氧氣,抑制微生物的分解.
2、石化過程
恐龍的骨骼和牙齒等堅硬部分是由礦物質構成的.礦物質在地下往往會分解和重新結晶,變得更為堅硬,這壹過程被稱為“石化過程”.隨著上面沈積物的不斷增厚,遺體越埋越深,最終變成了化石.而周圍的沈積物也變成了堅硬的巖石.這個過程是極其緩慢的.
3、回歸地表
在石化回歸地表的過程中,還有許多危險.在成千上萬的石化過程中,周圍的巖石可能會彎曲變形,這樣化石就會被壓扁.另外,地殼底部的高溫也有可能讓化石熔化.逃過這些劫難後,還得有人趕在化石從周圍巖層中分離前找到它,否則化石就會碎裂消失.
4、恐龍化石的類別
恐龍殘體如牙齒和骨骼化石是我們最熟悉的化石,這些都被稱之為體軀化石；至於恐龍的遺跡（包括足跡、巢穴、糞便或覓食痕跡）也有可能形成化石保存下來,這些則被稱為生痕化石.這些化石是我們研究恐龍的主要依據,據此我們可以推斷出恐龍的類型、數量、大小等等情況.
恐龍化石埋藏地點
只有少數相當特殊的地質環境能夠將化石保存完好,最常見的是質地細致的沈積巖.而恐龍化石由於年代久遠,保存更不容易.現在所發現的恐龍化石埋藏地主要有德國的索倫候芬、蒙古戈壁沙漠的火焰崖、中國雲南的祿豐等.
1、索倫候芬
德國的索倫候芬采石場在恐龍生活的時代是個熱帶淺海,當時還有島嶼散布.索倫候芬的細致石灰巖層中保存有美頜龍屬的化石,另外還有魚類的纖細遺骸,以及早期鳥類始祖鳥等島棲動物的遺骸.
2、火焰崖
蒙古戈壁沙漠的火焰崖保存了很多白堊紀晚期的動物化石,包括原角龍、竊蛋龍和迅掠龍等.從20世紀20年代發現火焰崖蘊藏著化石以來,人們已經在這裏挖掘了不少聞名世界的恐龍標本.
3、科摩斷崖
19世紀70年代,科學家們在位於美國懷俄明州的科摩斷崖發現了不少恐龍的骨骼化石,其中大部分都是蜥腳類恐龍的骨骼.美國自然博物館的科學家從19世紀90年代開始就在這裏挖掘,目前已發現數百件標本.
3、月谷
月谷是壹個位於阿根廷西部的荒蕪的峽谷,人們從這裏發現的化石中才知道恐龍的存在.從月谷發現的化石包括三疊紀晚期的喙龍類群和其他爬行動物類群,其中包括早期的獸足類恐龍始盜龍屬和埃雷拉龍屬.這個偏遠地點發現於20世紀50年代,卻壹直到20世紀80年代晚期人們才知道這兒的化石蘊藏量非常豐富.
4、祿豐
中國雲南祿豐縣恐龍山方圓10平方千米的地區,是聞名於世的恐龍之鄉.1938年考古學家在這裏首次發現完整的恐龍化石,之後陸續挖掘出數十具恐龍化石.經鑒定,其中有24屬30多種恐龍,是世界上最原始、最古老、最豐富、最完整的脊椎動物化石群.
恐龍化石的發現
恐龍化石的發現是研究恐龍最關鍵的壹步.化石大多保存在沈積巖中,並且化石的出露也是有壹定規律的.所以在尋找化石時,需要先對各種沈積巖以及它們的地質年代有所了解.新技術的采用在發現恐龍化石方面也可以助壹臂之力.
1、恐龍化石的保存
許多化石都保存在沈積巖中,除此之外,冷卻的溶巖表面的化石足跡也有可能保存下來.而永遠凍結在地面,例如西伯利亞的永凍土,也可以很好的保存化石.
2、沈積巖
沈積巖是壹種由沈積在河、海、盆地或陸地上的沈積物經固結而形成的巖石,按其成因和物質成分可分為礫巖、砂巖、泥巖等.因為組成沈積巖的砂土微粒十分細膩,可以很好地保存化石,所以在沈積巖中也包含了圓形的石塊,稱為結核.結核是化學變化所生成,形成原因是因為有化石的存在.
3、化石的出露
水、風或人類的活動都會導致蘊藏化石的巖石出露.侵蝕中的懸崖和河岸都是尋找化石的好地點.因人類活動而使化石露出的地點,通常包括采石場、路邊和營建工地.
4、發現恐龍化石的工具
尋找有可能蘊藏化石的埋藏什麽是恐龍地點時經常會用到地質圖.地質圖可以顯示露出地表的不同類型或不同單元的巖石類型.航空攝像和衛星攝像也可以配合地質圖壹起使用,以便確定出露巖石的精確位置.
恐龍化石的挖掘
在發現恐龍化石的埋藏地點後,考古人員就要把化石挖掘出來.起出那些零星的小化石可能只需要壹個人花上幾分鐘的時間,但如果是要將大塊化石從堅硬的巖石中起出,就需要大批人員費時數星期或數月,侵蝕中的懸崖和河岸都是尋找化石的好地點動用各種機械工具才能完成.在此過程中,測量並記錄作業細節也同樣重要.
1、挖掘的地點
探尋恐龍的最佳地點是在中生代沈積巖層露出地表或接近地表的地方.山路旁、采石場、海岸、懸崖、河岸甚至煤礦都可能是挖掘的地點.然而占地最廣、恐龍蘊藏量最多又露出地表的地區多半位於崎嶇的不毛之地或遙遠的沙漠之中.
2、挖掘的方法
在恐龍化石的挖掘中,工作人員會根據挖掘地點的不同采取不同的挖掘方式.比如在某些沙漠地區,工作人員只要把上面的沙子清除,就能整理出骨骼來.但要挖掘埋藏在硬巖石裏的大骨架,就必須使用炸藥、開路機或強有力的鉆孔機.
3、測繪挖掘現場
人們在恐龍挖掘現場移除任何東西之前都會先用網絡分區,在不同的分區內找到的化石都要標示清楚,經過攝影並精確繪測現場圖,這樣到最後就會得到壹張精密完整的現場繪圖.這個處理過程幾乎和化石本身壹樣重要.記錄挖掘現場的精確位置和彼此的相對位置,有助於揭示標本恐龍當時的致死原因以及為何保存下來.
4、化石的搬運
化石在移動前要先進行穩定處理.有時只需要用膠水或樹脂塗刷暴露部分,有時則必須以粗麻布浸泡熱石膏液做成的繃帶來包裹.小塊化石可以用紙張包起來,或收藏在樣品袋中以免受損.大塊化石或用石膏包裹,或在最脆弱的部位用聚胺甲酸酯泡沫來保護.有些較大的內藏化石的石塊則必須先劈開再運輸.
恐龍化石的重建和復原
尋找、挖掘作業只是認識恐龍化石的第壹步,接下來就是將化石骨骼壹塊塊地拼湊起來,重新構建壹副骨架.而復原工作則是在骨架上添加筋肉,使之重現生前的模樣.所以有時古生物學家花在實驗室裏的時間比花在野外的時間還長.
1、清理化石
在實驗室裏取出恐龍化石時需要特別小心.去除巖石、露出化石的精巧細部構造需要謹慎處理,也相當費時.可視需要移除的巖石多寡來決定使用的工具.在去除化石周圍的巖石後,需要在化石上塗膠水和樹脂來加以保護.
2、酸劑預備作業
稀釋後的乙酸或甲酸可以用來溶蝕化石周圍的巖石,而不會傷及化石本身.但整個作業過程必須謹慎監看,因為有時酸劑會由內部將化石分解.並且有些酸劑相當危險,可能會灼傷皮膚,因此使用者必須穿戴安全面罩、手套及防護服.
3、學術描述與命名
等化石完全準備妥當,古生物學家就可以描述化石的構造,並與相關或類似的恐龍做比較.如果有可能是新的屬或種類,就要為這個化石恐龍起個新學名.拿新化石的特征和其他化石做比較,就可以把新化石納入種系發生關系中.
4、圖解描繪
圖解描繪的過程是描述恐龍實際長相的關鍵.圖解的方式很多,有的精確素描巖石中埋藏的化石,有的是結構完整、標示清楚的重建復原骨骼圖.為求精確,科學家通常會使用攝像描繪器.雖然素描作品不如照片精確,但還是很有用.因為借由素描可以將可能同時出現在單件化石上的特征結合呈現.
5、原稿審閱和論文發表
完成化石研究後就可以把研究結果寫成論文公布發表.論文內容可能是新恐龍的描述,或是重新評估某種早已認識的恐龍種類.可以用圖表、照片來輔助說明.因為所有論文在正式發表之前都需要經過同行審閱,所以多半相當可靠.
6、重組
在弄清楚了某種恐龍骨骼的結構之後,就會盡可能地重組該副骨架.失落的骨架用玻璃纖維制作的模型來代替.現在我們能夠看到的大部分大型的展示骨架也都是用質量較輕的玻璃纖維模型來代替,並將細金屬條隱藏其中,以便支撐架構.
7、重塑
重組的骨架是重塑某種恐龍生前模樣的基本依據.現存的爬行類、鳥類和哺乳動物的身體結構也可以用來參考.它們有助於指出恐龍內部器官的大小、外形、位置和構成腹部的肌肉情況.皮膚的構造則參照化石上的皮膚印痕.
8、恐龍皮膚的顏色
恐龍的體型、生活形態等我們可以通過發現的化石而進行復原和推斷,但對恐龍的皮膚的顏色我們無法找到化石的依據,所以只能根據我們對現有動物的認識來推測.根據古生物學家推測,大型恐龍可能會有斑紋或斑點作為保護色,顏色也會更鮮艷壹些.交配期間,雄性恐龍的頭部與皮膚的部分區域可能會像現代鳥類壹樣顯現出艷麗的色彩,這樣更容易獲得異性的青睞.
9、庫存的寶藏
我們在博物館裏能夠看到的恐龍其實只是庫存化石中的壹小部分.例如在猶他州普羅伏楊百翰大學的地球科學博物館就貯藏了近100噸尚未剝除石膏外殼的化石.許多博物館地下室的架子或抽屜裏塞滿了貼有標簽的恐龍骨骼化石,其中大部分會原封不動地擺上好幾年,等待科學家來研究.有些古生物學家會從壹兩根百年前出土沒人研究或鑒定錯誤的骨骼中,鑒定出全新的恐龍品種.
恐龍化石的研究
對恐龍的研究基本上都是基於已經發現的化石.如今,古生物學家通過先進儀器不用破壞化石就可以看到其內部,而且也可以看到過去不可能檢視的內部細微構造.這可以讓我們了解恐龍的生活方式、食物、成長和行動方式等,並且得知恐龍的進化譜系.
1、恐龍化石解剖學
恐龍化石解剖學可以讓我們提供化石恐龍本身可能的生活方式或構造的信息,還能提供該恐龍所屬的類群進化的相關信息.古生物學家還可以拿某種動物的骨頭來與相似類型的骨頭做比較,從而闡述物種間的進化譜系關系.雖然化石恐龍的肌肉、器官等柔軟組織是不可能變成化石保存下來的,但也可以用現代動物的解剖構造來與化石恐龍比較對照並推斷出來.
2、恐龍的控制系統
交感神經系統和荷爾蒙系統壹起協調恐龍身體的功能.絕大多數蜥腳類恐龍的腦部都很小,有些小型的獸腳類恐龍的腦部卻比較大並且比較復雜.大型的獸腳類恐龍之壹暴龍具有壹個專門控制四肢運動、處理視覺與嗅覺訊息而設計的腦部,但它的大腦卻非常小.
3、恐龍的心肺系統
獸腳類恐龍或許擁有高效率的心臟,以保持較高的體溫.蜥腳類的恐龍龐大的身軀可以貯存足夠的太陽熱能,使它們在整個夜晚都保持溫暖.恐龍的心肺系統在執行功能上,可能類似人類的溫血系統或爬行類的冷血系統.
4、恐龍的柔軟組織
恐龍身上的柔軟組織主要包括肌肉、消化系統等.其骨骼之間以韌帶相連,成對而相抗衡的肌肉通常是由筋腱附著在骨骼上,以收縮和放松的方式使四肢來回移動.恐龍的消化系統由盤旋的腸子所組成.肉食性恐龍擁有相當短而簡單的消化道,草食性恐龍則需要長而復雜的腸子,以便分解植物纖維、身體的廢物等.精子和卵也都經由泄殖腔排出體外.
5、恐龍的骨架
恐龍骨架的功能主要在於支撐用來運動的肌肉,並保護大腦、心臟和肺部器官,以及安置制造血液的骨髓.不同類群的恐龍會有特化的骨骼,如獸腳類恐龍大頭顱裏巨大的顳孔,可以減輕不必要的重量.
6、顱骨和牙齒
通過觀察恐龍化石的眼球、鼻組織和耳部就可以了解恐龍的感覺器官.牙齒顯示出化石恐龍的生活方式,例如肉食性恐龍的牙齒通常有銳利的邊緣或具有圓錐形牙齒,植食性恐龍的牙齒則有葉狀或扁平的咀嚼齒.不同恐龍口中的齒列形態也可以提供恐龍覓食方式的信息.
7、古病理學
古生物學家通過化石的研究發現,埃德蒙托龍會像人壹樣癌癥.研究古代疾病和傷害的學問稱為古病理學,這種研究主要是通過保存下來的骨頭進行的.比如說,如果化石動物的骨頭出現病變或特殊的增長,就代表這個動物生前可能曾經患病或受傷.如果某個化石物種有許多個體經常性地出現某些特征,就可以推斷出他們某壹方面的生活.
8、電腦斷層攝影
電腦斷層攝影不需要破壞標本就可以看到化石顱骨的內部構造.平常需要剖開化石才能檢視的細部構造,現在用電腦斷層攝影就能輕易做到.傳統的X射線會把物體壓縮成單壹平面,而電腦斷層攝影可以產生立體的電腦模型,在多唯空間裏操控.
9、顯微鏡的運用
古生物學家使用顯微鏡來觀察化石,已經有辦法研究各種化石微生物.掃描電子顯微鏡是功能強大的工具,可以放大物體攝影達百萬倍,可以看到遠比過去更加細膩的化石骨頭細部.這類儀器首次揭露了化石化的微生物構造,協助古生物學家更深入地了解恐龍的生活環境.
夠嗎?