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河南野外考察意外发现的蛋化石是白垩纪晚期南阳豫龟所产

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热度139票 浏览59次 时间:2021年8月20日 10:03
河南野外考察意外发现的蛋化石是白垩纪晚期南阳豫龟所产

河南野外考察意外发现的蛋化石是白垩纪晚期南阳豫龟所产

河南野外考察意外发现的蛋化石是白垩纪晚期南阳豫龟所产

(化石网报道)据中新网北京8月19日电(记者 孙自法):中国科研人员3年前在河南野外考察中意外获得一枚长相奇特的蛋化石——鸡蛋大小、整体呈球形、蛋壳极厚、蛋壳破损处发现疑似骨骼的结构。它究竟是谁下的蛋?

中国地质大学(武汉)韩凤禄副教授研究团队联合中外同行最新合作研究确认,该枚蛋化石是生活于白垩纪晚期(距今约1亿年-6600万年)一类已灭绝的、体型巨大的南雄龟科成员——南阳豫龟所产的蛋。

这是古生物学界对河南白垩纪龟鳖胚胎化石首次详细研究,也是首次根据胚胎将龟蛋和具体的成体属种联系起来。成果论文近日由国际权威生物学期刊《英国皇家学会学报B-生物科学》在线发表。

蛋化石属龟的胚胎

龟鳖类起源于三叠纪晚期,至今已生活2亿多年并遍布世界大部分地区,在演化上是一类成功的爬行动物。

中生代以来,世界各地保存有大量龟鳖类骨骼和蛋化石,但很少发现龟鳖类胚胎化石,因此科研人员通常缺少足够的证据判断蛋化石的亲缘归属,以及早期龟鳖类繁殖策略、胚胎发育等方面的认识。

目前,仅在德国、蒙古、巴西、美国和中国河南等地正式报道过龟鳖类胚胎化石,但这些研究未对胚胎骨骼进行深入研究。

2018年6月,韩凤禄与同事江海水在河南野外考察获得蛋化石后,意识到可能是一个重大发现,研究团队随后对该蛋化石进行高精度的显微CT(电子计算机断层扫描技术)扫描,重建的3D影像清晰指示出这是一枚龟的胚胎化石,也成为中国目前所知的第二枚龟胚胎化石。

确认南阳豫龟下的蛋

韩凤禄介绍说,这枚蛋化石保存骨质较疏松、易碎,不易进行修复,为能够最大限度获得其胚胎骨骼信息,同时减少对化石的损害,研究团队决定使用微型电子计算机断层扫描(micro-CT)对该枚蛋化石进行整体扫描,并利用3D重建软件对内部的胚胎骨骼进行三维建模。

虽然蛋化石胚胎骨指示出龟的形态,但其蛋壳却是个异类,特别是蛋壳的厚度达到近2毫米,比现生所有龟类的蛋壳都要厚。“哪一种龟类会下这种蛋?是亟待解决的问题”。

研究团队联合加拿大卡尔加里大学、加拿大皇家泰瑞尔古生物博物馆、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等龟类及蛋化石研究专家学者,对该蛋化石展开系统研究,他们利用现生龟类成体和蛋大小及重量之间的函数关系推断,该枚蛋化石成体龟的体长达到1.6米,最终根据体型、骨骼特征以及产地和层位确认,该蛋化石是一类已经灭绝的体型巨大的南雄龟科成员南阳豫龟所产的蛋。

为何具有极厚蛋壳?

由于南雄龟科这种极厚的蛋壳现在已经完全消失,所以无法进行古今对比,也就无法得出准确的结论。因此研究人员对此也产生很大争议,并提出多个假说,包括极端干旱的环境、白垩纪的温室效应、周围环境的酸碱度异常等。

研究团队对以上各种假说进行详细论证,最终认为南雄龟科的这种厚蛋壳很有可能适应于一种非正常的极端环境,是一种特化,而当环境发生改变时,也被最终淘汰。

值得一提的是,大体型的南雄龟在白垩纪末虽已完全灭绝,但和南雄龟科亲缘关系较近、拥有稍薄蛋壳的椽龟科则顺利延续到新生代。

除对南阳豫龟蛋化石胚胎本身开展研究外,成果论文第一作者、中国地质大学(武汉)硕士研究生柯宇铮还对整个鳖类的繁殖演化策略进行研究、统计和讨论,并得出大体型的鳖类在演化过程中繁殖策略,总体上呈现“蛋的大小减小,蛋壳变薄,而蛋的数量有所增加”的演化规律。

“这枚巨型龟的胚胎弥足珍贵,它告诉我们和恐龙同一时代的龟类,还有很多未知的世界等待我们去探索。”韩凤禄说。

相关报道:地大团队发表白垩纪龟鳖胚胎化石首次详细研究

(化石网报道)据地大新闻网(通讯员 马雨聪):近日,中国地质大学(武汉)地球科学学院韩凤禄副教授研究团队联合加拿大卡尔加里大学、加拿大皇家泰瑞尔古生物博物馆、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的科研人员,报道了一枚白垩纪晚期的含有胚胎的龟鳖类蛋化石。通过对该化石开展的系统研究,研究团队认为这种龟蛋是一类已灭绝的体型巨大的南雄龟(南阳豫龟)所产的蛋,在目前公开发表的文章中,这是首次根据胚胎将龟蛋化石和具体的成体属种联系起来。此外,研究团队还探究了大型鳖类繁殖策略的演化,相关文章已于8月18日在国际著名生物学期刊《英国皇家学会学报B:生物科学》在线发表。

龟鳖类起源于三叠纪晚期,至今已生活了2亿多年并遍布世界大部分地区,是一类成功的爬行动物。中生代以来,世界各地保存有大量龟鳖类骨骼和蛋化石,但是很少发现龟鳖类胚胎化石。因此科研人员通常缺少足够的证据判断龟蛋化石的亲缘归属,对于早期龟鳖类繁殖策略、胚胎发育等也没有足够的认识。目前,仅在德国、蒙古、巴西、美国和中国河南等地正式报道过龟鳖类胚胎化石,但未对胚胎骨骼进行深入研究。

2018年6月,中国地质大学(武汉)地球科学学院江海水教授和韩凤禄副教授在河南野外考察时,意外获得一枚形态奇特的蛋化石。这枚蛋化石鸡蛋大小,呈球形,蛋壳极厚,在蛋壳破损处发现了形似骨骼的结构,由于其内部保存的骨质疏松、易碎,不易进行修复,为了能够最大限度获得胚胎骨骼信息,同时减少对化石的损害,研究人员决定使用显微CT对其进行整体扫描,并利用3D重建对内部的胚胎骨骼进行三维建模。从CT影像可以看到,该枚蛋化石骨骼并不关联,纤细的骨骼给整体的重建带来了很大困难,因此研究人员耗时整整一年,才对内部骨骼形态有了较为准确的重建。 “最初的CT重建主要是由我的学生胡金锋完成,我每天都会反复对比研究这些图像,直到有一天我看到刚修复出来的一对下颌,才确信这是龟的胚胎。”韩凤禄副教授说。

虽然这些胚胎骨骼指示了龟的形态,但是它的蛋壳厚度近2毫米,比现生所有龟类的蛋壳都要厚。这究竟是哪一种龟类的蛋成了研究人员亟待解决的问题。

研究团队集合了专注于龟类化石研究的加拿大古生物学家Brinkman博士、蛋化石研究专家加拿大卡尔加里大学Zelenitsky博士和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的张蜀康博士,大家利用现生龟类成体和蛋大小以及重量之间的函数关系,推断产下该枚蛋化石的成体龟的体长为1.6米。最终根据体型、骨骼特征以及产地和层位,将其归入南雄龟科的南阳豫龟。

大体型的南雄龟在白垩纪末完全灭绝,而和南雄龟科亲缘关系较近的、拥有稍薄蛋壳的椽龟科顺利延续到了新生代。所以关于蛋化石具有极厚蛋壳的原因,研究人员提出了极端干旱的环境、白垩纪的温室效应、周围环境的酸碱度变化等多个非正常极端环境的假说,具体的影响因素有待进一步研究。

本文第一作者、地球科学学院2020级硕士生研究生柯宇铮说:“该研究涉及到龟的骨骼形态学、生态学、生理学等,需要有较广的知识面和准确的分析能力。我大四时就在韩老师的指导下进行古胚胎领域的学习,但是胚胎化石的研究难度非常大,个体发育对骨骼形态的影响需要进行细致的辨识和推理。”他首先对胚胎进一步精确重建,并和现生龟胚胎的染色标本进一步对比,进而在师兄的帮助指导下对蛋壳化石进行了切片和显微观察。除了对胚胎本身进行研究,他还对鳖类的繁殖策略进行了统计和讨论,得出了大体型的鳖类的繁殖策略总体上呈现蛋的大小减小、蛋壳变薄,蛋的数量有所增加的规律。
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