吃貨之間的戰爭靠什麼?當然是食物了!

恐龍有吃素的恐龍,也有吃肉的恐龍。吃素的恐龍我們叫植食性的恐龍,它們在侏羅紀以蜥腳類為主,比如我們所熟知的馬門溪龍。這些蜥腳類恐龍可是曾經生活在地球上最大的一類動物。不過到了白堊紀,尤其是其晚期,鴨嘴龍類卻扛起植食性恐龍大部隊的大旗。這是什麼情況?長期以來,科學家們認為可能跟它們的食物有關,因為在白堊紀早期,被子植物開始出現和興起。不過,化石證據實在難尋,科學家們也很難找到恐龍食譜的直接證據。

那麼問題來了,植食性恐龍究竟吃什麼呢?食物的變化是不是真的影響了恐龍的數量呢?

圖1 馬鬃龍復原圖(圖片來自網路)

近期,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所吳妍、尤海魯和李小強三位研究人員通過對一億多年前白堊紀早期發現的一種鴨嘴龍類恐龍——馬鬃龍(長相如圖1所示)的牙齒化石去尋找答案。

科學家們從馬鬃龍牙齒周邊保存的一種特殊結構中,成功提取到了植物表皮和植硅體殘留物。然後,科學家們對保存的這些微小含硅質成分進行了深入分析和對比研究。

圖2早白堊世晚期馬鬃龍牙齒周邊特殊結構的採樣方法(吳妍供圖)

圖3馬鬃龍特殊結構中保存的植物表皮和植硅體 (A,B為含有短細胞對的表皮細胞; C,H,G 為啞鈴型植硅體; D,E,F屬於C植硅體不同側面)(吳妍供圖)

研究發現,這些含有短細胞對的表皮細胞和啞鈴型結構的植硅體屬於禾本科(草)最基幹類群。這個發現讓科學家們欣喜不已,因為這不僅將禾本科最早的化石記錄大幅提前到1億多年前的早白堊世,也為禾本科植物起源研究提供了重要證據。同時,馬鬃龍食譜中保存的早期禾本科類植物記錄,提供了植食性恐龍與被子植物的協同演化研究的重要線索。

禾本科是單子葉被子植物中最重要的一類,我們平時吃的水稻、小麥和玉米等這些都是禾本科。長期以來,禾本科植物的起源一直存在爭議。最早禾本科化石出現在晚白堊世,現代分子生物學的研究卻認為,禾本科起源時間介於早白堊世到新生代的古新世(59-129 Ma)之間。所以說,這次的發現為解決這些爭論提供了有力證據,說明禾本科至少在早白堊世的晚期就已經出現。

而且根據這一發現,科學家們還推測出禾本科在早白堊世的中期(125-129Ma)就應該在全球分布。這是因為,在印度曾經發現過晚白堊世的禾本科化石。但是我們知道,印度在中生代時還在南半球的岡瓦納大陸,而且從早白堊世晚期就與其它大陸隔離了。而中國所在的東亞地區,在早白堊世晚期之前的相當長時間內都和其它大陸隔離。也就是說,中國和印度的禾本科的共同的最早祖先,最晚在早白堊世中期就已經出現了。

圖4馬鬃龍保存的表皮細胞和植硅體屬於禾本科(草)最基幹類群

不過有意思的是,這個馬鬃龍牙齒里揭示的最早禾本科植物,並不像我們熟悉的「草」,而更類似蘆葦或叢生竹類。它們現生種的代表非常少,主要發現在南半球少數熱帶地區。科學家們推斷,一億多年前馬鬃龍所吃的最早禾本科類植物,很可能是一類已經滅絕的,與現今生活在巴西亞馬遜熱帶雨林中的禾本科類柊葉竺(Anomochloa)類似(如圖5所示)。同時,科學家們還在馬鬃龍的這一特殊結構中發現了好些分類位置尚不明確的植硅體類型。看來,馬鬃龍的食譜中還有許多我們沒有見過的、想像不到的「奇花異草」。

圖5 禾本科類柊葉竺(圖片來自網路)

目前,科學家們還在對保存了植物表皮和植硅體的這一恐龍特殊結構及性質進行深入研究,並努力將植硅體等微體化石指標更廣泛地應用於中生代和新生代脊椎動物化石記錄研究中,積極拓展和豐富相關交叉研究的內容。

作者:吳妍

來源:中國科學院古脊椎動物與古人類研究所

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