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新疆準噶爾盆地發現新的獸腳類恐龍足迹

作者:中科院之聲

近期,《科學通報》線上發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所汪筱林團隊關于新疆準噶爾盆地早白垩世烏爾禾翼龍動物群中新發現的獸腳類恐龍足迹研究進展,新發現的兩類恐龍足迹均被歸入亞洲足迹屬(asianopodus)。

亞洲足迹屬最早由matsukawa等人2005年在日本下白垩統地層中發現,模式種為跟墊亞洲足迹(a. pulvinicalx),其主要特點是具有明顯清晰的蹠趾墊印迹,代表了獸腳類恐龍的足迹類型。我國學者在内蒙古鄂托克下白垩統地層中發現了豐富的亞洲足迹,在河北和山東下白垩統地層中也有零星發現,但儲存較差。

新疆準噶爾盆地烏爾禾翼龍動物群的發現和研究始于20世紀60年代。1963年,新疆石油地質工作者在克拉瑪依烏爾禾下白垩統吐谷魯群地層中采集了一批脊椎動物化石,由楊鐘健研究命名為魏氏準噶爾翼龍(dsungaripterus weii ),這是我國第一具較完整的翼龍化石骨架。1964年古脊椎所組織新疆古生物考察隊,對烏爾禾地區進行了進一步的野外調查和發掘,發現了大量翼龍及其他脊椎動物如龜鼈類、鳄類、蛇頸龍類和多種恐龍化石等,證明烏爾禾地區是一個富含早白垩世陸生脊椎動物化石的新地點。1973年,楊鐘健等将這一脊椎動物化石群命名為烏爾禾翼龍動物群,并對其中的翼龍、恐龍和龜鼈類等化石及地層進行了研究。

2006年以來,汪筱林帶領的中科院古脊椎所科考隊,對新疆天山南北的吐哈盆地和準噶爾盆地等中生代古生物和地層進行了十多年的連續考察,在哈密盆地發現了早白垩世哈密翼龍動物群及共生的大量翼龍、恐龍、鳥類等足迹化石,在準噶爾盆地西北緣的烏爾禾及相鄰地區,除了發現豐富的翼龍、恐龍等骨骼化石外,還發現了多個層位儲存的大量的翼龍、恐龍、鳥類和龜鼈類足迹組成的足迹化石群,極大地豐富了動物群的化石類型群組成。近年來,我國學者也報道了陳列于烏爾禾魔鬼城奇石館中零星的足迹化石,但其準确地點和層位尚有待進一步考證。此次研究除了對新發現的獸腳類足迹進行系統形态學描述外,還簡要分析了造迹恐龍的個體大小、行為習性和形成足迹的古環境背景等。

獸腳類恐龍足迹儲存在長約12 m寬約7 m,面積約80平方米的灰綠色細粒砂岩層面上,地層近于水準。足迹化石層有上下兩層,上部層面儲存了6個足迹,下部層面僅出露了7個足迹(大部分被上層所覆寫),共組成3條行迹和4個孤立足迹。上部層面同時還儲存了對稱波痕和2條蟲迹。根據野外對比,足迹化石賦存在吐谷魯群中部的勝金口組上部。

通過對足迹、行迹特征的詳細觀察研究,識别出大小兩種三趾型足迹類型。大型足迹在上部層面組成一條行迹和2個孤立足迹,在下部層面也有兩個孤立足迹,足迹呈趾行式、無拇趾印迹和尾迹、足迹為軸對稱圖形、v字形、具有非常明顯的蹠趾墊(腳跟)印迹,蹠趾墊呈近似橢圓形,足迹全長47~56 cm,寬31~42cm,趾間角近似相等,外側趾間角在49.00°~55.34°之間,Ⅲ趾略長于Ⅱ趾,明顯長于Ⅳ趾,Ⅲ趾第3個趾墊向Ⅳ趾方向彎曲,趾墊式為3-3-2,爪尖較鈍,趾尖三角形長寬比(m) 很小,在0.34~0.37之間,單步長164~180 cm,複步長為328~336 cm。中型足迹在下部層面組成兩條行迹,一些特征與大型三趾型足迹一緻,但化石相對較小,比大型足迹小一半左右,足迹全長21-27 cm,寬18-20cm,外側趾間角在46.63°~51.40°,趾墊式為3-3-3。

從足迹的大小和形态特征分析,所有足迹與實雷龍足迹科(eubrontidae)特征相似。通過對實雷龍足迹科已知的6個屬的正型标本和1個屬種未定成員的對比,依據其三趾型、趾行式、接近軸對稱圖形、v字形、具有明顯的蹠趾墊、足迹長大于寬等,兩種足迹類型均歸于亞洲足迹屬。由于大型足迹個體大、ii和Ⅲ趾近于等長、Ⅲ趾第3個趾墊向Ⅳ趾方向彎曲、趾間角近等與已知的亞洲足迹屬的兩個種相差別,是以建立亞洲足迹屬一新種——牛氏亞洲足迹(asianopodus niuiichnosp. nov.),種名贈予足迹的主要發現者牛春旺先生。這一亞洲足迹新種比已知最大的亞洲足迹大約1.5倍,是亞洲足迹屬中最大的類型。中型足迹歸入已知的跟墊亞洲足迹。

根據前人的經驗公式,通過後足足長可以對造迹恐龍的臀高和體長進行估算。一般來說獸腳類恐龍的臀高約為後足足長的4倍,體長約為臀高的2.63倍。據此推算牛氏亞洲足迹造迹恐龍的臀高約為2.3 m,體長近6 m,屬于大型獸腳類恐龍。跟墊亞洲足迹造迹恐龍的臀高約為1 m,體長約為2.5 m。根據臀高和複步長等數值,也可根據經驗公式進一步對恐龍的行走速度進行估算,其中牛氏亞洲足迹造迹恐龍的行走速度約為8 km/h,跟墊亞洲足迹造迹者的速度約為6.5 km/h。一般認為,複步長和臀高比值得出的相對複步長如果大于2,屬于快速行走和奔跑狀态,反之則屬于緩慢行走狀态,由于兩類造迹恐龍的相對複步長都小于2,是以都處于漫步的狀态。

根據足迹層面儲存的對稱波痕(常見于雙向水流的濱湖或濱海環境)、蟲迹以及足迹化石的完整儲存等特征(隻有濕度、黏度、顆粒度适中的底質環境才能完整儲存足迹化石),推斷足迹化石是兩類造迹恐龍漫步行走于濱湖環境形成的。

論文通訊作者為汪筱林,第一作者為博士生李陽,其他作者有副研究員蔣順興。該研究得到國家自然科學基金、中科院戰略先導科技專項(b類)及中科院青年創新促進會等的支援。

新疆準噶爾盆地發現新的獸腳類恐龍足迹

圖1. 烏爾禾黃羊泉水庫足迹化石野外平面分布及足迹線條圖

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圖2. 牛氏亞洲足迹(新種)野外化石照片、模型及線條圖(比例尺為20 cm)(a)正型标本,(b)副型标本,(c)歸入标本

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圖3. 跟墊亞洲足迹野外化石照片、模型及線條圖(比例尺為10cm)

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圖4. 實雷龍足迹科的主要屬種線條圖。(a)-(h)已研究的實雷龍足迹科成員; (i)-(j)本次研究的足迹化石. (a) 跟墊亞洲足迹; (b) 粗壯亞洲足迹 (c) 巨大實雷龍足迹; (d) 洛克裡查布足迹; (e) 王氏子洲足迹; (f) 九曲灣湖南足迹; (g) 石炭張北足迹; (h) 實雷龍足迹未定屬種; (i) 牛氏亞洲足迹; (j) 跟墊亞洲足迹

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圖5. 牛氏亞洲足迹與跟墊亞洲足迹及造迹者生态複原圖 (趙闖 繪)

來源:中國科學院古脊椎動物與古人類研究所

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