熱河生物群

熱河生物群

熱河生物群(Jehol Biota)是東亞地區所特有的一個淡水生物群,生活在中生代晚期,分布於中國北方、蒙古、西伯利亞、以及朝鮮和日本等東亞地區。中國遼西地區是研究熱河生物群的經典地區,包括義縣組和九佛堂組兩個地層,共跨越約1800萬年,保存了大量精美的化石,含20多個重要生物門類。熱河生物群被譽為“20世紀全球最重要的古生物發現之一”,世界級化石寶庫,中生代的龐貝城。

基本信息

簡介

狼鰭魚化石 狼鰭魚化石

在距今大約1.25億年前的中生代,更確切地說就是白堊紀的早期,世界上不少地區都被海水淹沒了,但在中國的北方、蒙古、朝鮮、日本和西伯利亞東部的外貝加爾地區,卻是少有的例外。這裡的許多地區被淡水所覆蓋,生活了一群既古老又充滿了勃勃生機的動植物群落。當時的這些地區,氣候溫暖,植被繁茂。但隨著噴薄而出的火山飛禽走獸、花鳥魚蟲頃刻間喪命,被深深地掩埋,石化成化石。

從1995年至今,有關熱河生物群的發現和研究,中國學者僅在《自然》《科學》這兩種國際頂尖雜誌上就發表了30餘篇論文,因此在學術界和社會公眾中均產生了較大的影響,並且成為中國地質科學研究中獨具魅力的一個研究領域,同時也是中國基礎科學研究的一個亮點。

分布地域

分布於中國北方、蒙古、西伯利亞、以及朝鮮和日本等東亞地區。中國遼西地區是研究熱河生物群的經典地區。

命名

20世紀早期,遼西地區根據當時的行政區劃屬於熱河省。所以,美國地質學家葛利普(久W.Grabau,)1923年在撰寫《中國地質學》時,將當時熱河省凌源縣附近含化石的地層定名為“熱河系(JeholSeries)”。1928年他又提出了“熱河動物群(JeholFauna)”的名稱,用來表示熱河系地層中所含的動物化石。1962年,中國古生物學家顧知微將遼西含狼鰭魚(iycoptera)化石的岩系稱為“熱河群(JeholGroup)”,並將熱河群中以東方葉肢介—三尾類蜉蝣狼鰭(Eosestheria—Ephemeropsis—Lycoptera)為代表的化石群稱為“熱河生物群(JeholBiota)”。於是這個化石生物群被正式命名了。

在中國大陸正式採用漢語拼音以前,漢語名稱英譯多用韋氏音標(Wade-Gilesromanizationsystem),“熱河”譯作“Jehol”。根據現行國際地層命名法規,仍採用原有的熱河群和熱河生物群的英譯名稱:JeholGroup和JeholBiota。

古生物

魚類

熱河古生物群中的鳥類化石 熱河古生物群中的鳥類化石

在熱河生物群中,魚類化石是研究最早、數量最為豐富的脊椎動物。其中,有一種被叫做狼鰭魚的化石研究歷史最長,最有名氣,它被魚類學家們認為是現存的舌齒魚類的遠古的祖先。在一塊石板上出現幾百條狼鰭魚,不是什麼少見的現象。另外一類魚類叫中華弓鰭魚,它的背鰭形狀有些像拉開的弓,因此得名,它的後裔弓鰭魚一直延續到現在。還有一些比狼鰭魚還要原始的鱘形魚類,它們是今天長江里生活的珍稀動物中華鱘白鱘的祖先。北美的匙吻鱘也是它們的後裔。這些古老的鱘魚化石從l億多年前便開始出現,到了今天就可以被稱為活化石了。值得一提的是,熱河生物群中的鱘魚類雖然相對個體較大,最大的可達l米多。 

兩棲類

熱河生物群發現的兩棲類化石,包括無尾的蛙類和有尾的蠑螈類。在已經發現的古蛙中,像三燕麗蟾、北票中蟾等化石都是亞洲,乃至世界上發現的保存最完整的中生代古蛙化石。這些古蛙化石從外表看,和我們今天見到的青蛙沒有區別,但對專業人員來說,它們卻是形態十分原始的古蛙。有尾的兩棲類在熱河生物群中發現的數量特別多,往往以成百上千計,還包括了由幼年向成年發展的不同階段的化石,因此可以幫助科學家研究古代蠑螈個體發育的過程。 

爬行動物

熱河生物群中發現的爬行動物種類十分豐富,包括龜鱉類、蜥蜴類、離龍類、恐龍和翼龍。其中,離龍類屬於原始的爬行動物,它們長著長尾,腳上有蹼,主要生活在水中,是一種會游泳的爬行動物。在這些水生的爬行類中,凌源潛龍有一個很長的脖子。更為奇特的是,短短几年問,已經在遼西的凌源、義縣等地發現了成千上萬的凌源潛龍標本,它們個體大小差距很大,長度從幾厘米到幾米。同一石板上常常可以見到幾件標本同時保存。 

翼龍

 1.2億年前的遼西上空,不僅有許多美麗的鳥類,還有另外一類飛行的脊椎動物,它們就是翼龍。這些動物,飛行靠的不是羽毛,而是翼膜,所以進行的是滑翔式的飛行。它們的兩翼展開後的寬度可以達到幾米,因此是當時空中的主宰。已經發現的翼龍都有一根很短的尾巴。非常有趣的是,一些翼龍的身體上布滿了密密麻麻、毛髮一樣的東西。 

恐龍

遼西“白堊紀公園”中,最引入注目的是各色各樣的恐龍。鸚鵡嘴龍因其嘴巴像鸚鵡而得名,它是一種兩足行走、靠吃植物為生的恐龍。吃植物的恐龍還有錦州龍,這是一種禽龍化石,個頭很大,可以有6~7米長,它的一些特徵非常接近鴨嘴龍類。 

遼西白堊紀的恐龍公園正是世界上惟一一個擁有帶羽毛恐龍的地方。包括中華龍鳥、北票龍、中國鳥龍、原始祖鳥、尾羽龍、小盜龍。這些帶羽毛的恐龍都屬於肉食龍類。這並不說明它們都是肉食性動物,實際上,尾羽龍就是吃植物的。 

哺乳動物

哺乳動物雖然在地質歷史上比鳥類等出現得早,但到了白堊紀的早期,它們依然十分原始。在它們的身體上組合了非獸類哺乳動物的原始性狀和獸類哺乳動物的進步性狀。其中,張和獸是目前世界上惟一一件對齒獸類的骨架,熱河獸被認為是最接近現生哺乳動物共同祖先的類型,而爬獸屬於戈壁獸類。這些哺乳動物個頭都很小,最大的恐怕也不超過1米長,在白堊紀公園中一點也不顯眼,但是它們卻是現生的哺乳動物(包括人類)在內的真獸類的祖先。和鳥類一樣,它們只有到了6 000萬年以後的新生代,才開始了真正的蓬勃發展。 

昆蟲

在熱河生物群中,無脊椎動物的種類和數量比起脊椎動物要多得多。其中,比較重要的類群包括昆蟲、蚌、螺、蜘蛛、介形蟲、蝦等等。其中昆蟲的種類和數量最為豐富,據稱已經發現的就有千餘種,包括蜂類、蜻蜒、蝽、甲蟲、蚊等等。在昆蟲的世界中,大量訪花昆蟲的出現,間接地證明那時候已經有了開花的 
植物(即被子植物)。 

植物

中國的白堊紀公園生長的主要是溫帶和亞熱帶的植物。當時氣候溫暖,茂密的森林下是大量的蕨類植物,粗大的柳衫胸徑可達2米,高可達50米左右。已發現的植物有:苔蘚、蕨類、銀杏、蘇鐵、松柏類和開花的植物。其中,銀杏蘇鐵、松柏類尤其豐富。最值得一提的是被子植物從這一時期開始出現,於是便有了訪花昆蟲的發展。

 

研究進展

熱河生物群是中生代晚期分布在東亞地區的一個著名土著性生物群。以熱河生物群為特徵的熱河群陸相地層,在中國遼西地區發育並出露最好。熱河生物群的研究雖然歷時較長,但真正在國際上引起強烈影響還是從20世紀90年代開始。這些影響無疑離不開一系列早期鳥類(如華夏鳥、孔子鳥和原羽鳥),帶羽毛恐龍(如中華龍鳥、尾羽龍和中國鳥龍),早期的哺乳動物(如張和獸與熱河獸),被子植物(如遼寧古果)以及其他許多重要生物門類化石的發現和研究。
繼張和獸熱河獸以後,遼西地區義縣組又發現一種原始的哺乳動物戈壁獸類,命名為爬獸。化石包括完整的頭骨,而且是立體保存。它一方面具有發育的齒骨—鱗骨關節、前臼齒和臼齒的分化等典型哺乳動物的特徵;另一方面也保留了一些類似爬行動物的原始特徵,因此被認為是熱河生物群已發現的哺乳動物中最原始的一種。
在昆蟲研究方面,建立了許多新的種類,許多科在中國都是首次報導。在此基礎上,對義縣組的沉積時期的古氣候進行了分析,認為當時在遼西地區存在複雜多變的氣候環境。此外,研究者還提出,遼西的義縣組和山東萊陽組時代相當。

時代歸屬

對於熱河生物群的時代歸屬,學界存在兩種不同觀點:一派認為是晚侏羅世(J3),另一方派認為早白堊世(K1)。雙方均是通過絕對年齡測定,支持晚侏羅世的代表人物包括羅清華、孫革、季強、陳丕基、任東等。支持早白堊世的一方包括侯連海、董枝明、徐星、顧知微、汪筱林等。

科學意義

熱河生物群的發現和研究解決了很多古生物學難題。遼西發現的古生物化石几乎囊括了中生代向新生代過渡的所有生物門類,極大地豐富了熱河生物群的組合面貌,對研究熱河生物群起源,“帶羽毛的恐龍”與鳥類起源和羽毛起源的關係,對探討早期鳥類的演化,對考證哺乳動物和被子植物的輻射等均具有巨大價值。

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