我们在山洞里找到这块远古人类的化石,没想到来自一位正在换牙的孩子|张立召

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有两天都没有找到化石了,

结果我刚坐下来喝水的时候,

哇!

一下子就发现了一窝恐龙蛋!


张立召 · 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所高级工程师

格致校园第47期 | 2024年 北京


大家张立召来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所我的主要工作有点像侦探”,首先是在野外寻找化石,然后把化石挖掘出来;接着,当化石被运到室内后,为了看清化石的真面目,我要对化石进行修复。


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那作为一位化石侦探,要去哪些地方找化石呢?你们看,左边照片里的我刚从山洞里爬出来,全身都是泥,不过看着也还挺帅的呢。右边是我站在一面旗下面,这是在青藏高原的藏北地区,海拔有4700多米,去那儿是要挖鱼的化石。


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还有这张是我找到恐龙化石的时候,当时正在接受央视的采访。最后这张是在一个百公里的无人区拍的,我们到了那个地方要自己搭帐篷,还要自己做饭。那时候我刚搭好帐篷,看到太阳要落山了,我看着日落的美景拍下了这张照片。


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找到的化石长什么样呢?大家可以猜一猜,这个圆圆的是什么化石呢?对了,是恐龙蛋!这是我在2024年9月中秋节前刚刚结束的那次野外考察当中发现的,就在内蒙古的戈壁滩上。当时有两天时间都没有找到化石了,结果刚坐下来喝水的时候,哇,一下子就发现了一窝恐龙蛋!然后我赶紧拿起来仔细看,确实没看花眼,也没中暑,真的就是恐龙蛋。


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这个又是什么呢?就是我刚才说的从洞里出来那次呀,这是我在洞穴里发现的几乎完整的大熊猫的化石。大家可能会想,大熊猫怎么会到山洞里去呢?是这样的,可能大熊猫是去洞里找水喝,结果一下子掉到了几十米深的洞穴里,就给摔死了,所以我们才下到洞里去寻找它的化石。


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左边这个画面里没出现我的手,是吧?因为这块化石实在是太大了,是恐龙腿骨的化石。中间这个也是恐龙的化石,是吃肉的恐龙的牙,所以我要拿起来仔细看看。右边这个是哺乳动物的牙齿,这里边都有什么?有犀牛的牙、熊的牙,还有牛的牙,以及貘的牙。貘是现在生存在东南亚的一种生物,我们国内只有它的化石了。


到世界最高峰寻找海洋中的鱼龙
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我们有这么多的故事,今天我就挑几个最有意思的故事给大家讲一讲。

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我首先要提一个问题了,这座山是哪里?我想每个人都知道,这是世界最高峰珠穆朗玛峰,海拔8848米。即使它的山脚下,海拔也在四五千米左右。


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这是我们的考察队员们在珠峰山脚下海拔4700多米的地方沿着山坡前行寻找化石。别看太阳这么灿烂,但实际上冷得很。而且我们非常缺氧,头也疼,都晕乎乎的。再看右边这张图,是我和一位同事停下了脚步,好像发现了什么是吧?没错,我们发现了化石。


为什么我们能确定找到的是化石呢?我给大家两点提示,这样以后你也可以找到化石。


首先,化石和岩石是不同的,化石是生物的骨骼。所以要对生物骨骼的形态有一个概念,这样才能分辨出化石和岩石的区别。其次要有一种地质变换的思维。就像原来的山,可能以前是大海;而现在的海,以后也有可能会变成山。


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所以我们凭借这样的经验,终于找到了一个地方。这就是刚才照片里我站着的那个位置。就像我刚才说的,它有不同于一般岩石的生物结构。比如很明显有圆圆的部分,有点像我们吃饭用的碗,比碗口还大一点,不过比脸盆小一点。这是什么?我来告诉大家,这是一个脊椎骨的化石,要比我们人类的脊椎骨大得多。还有那些竖条状的又是身体上哪部分的骨骼呢?对,就是肋骨的化石。我们现在只是发现了这么一部分露在外面的化石,其实岩层的下面还有很多化石。


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那这会是什么生物的化石啊?它就是被图中沧龙捕食的鱼龙。在珠穆朗玛峰地区的这种是喜马拉雅鱼龙,也是我们此次前往珠峰寻找的目标所在。功夫不负有心人,我们花了15天的时间,终于在2023年5月份找到了喜马拉雅鱼龙的化石。目前这些化石还在进行科学研究,我相信或许在明年,大家就都能够看到这些化石的真实面貌。


找恐龙的时候也要注意它的邻居们

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下面,再给大家讲一个寻找恐龙化石的故事。


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这就是我刚才提到在无人区搭帐篷的地方,是我们的恐龙科考营地。你们瞧,远处那个红帐篷边上站着的人就是我,我刚搭好帐篷。近处还有一个穿着白衬衫的人,他刚刚科考回来的。因为这整个地区全是恐龙生活的侏罗纪的地层,在这种地层上行走,大家一定要特别小心。这里任何一个地方都有可能出现恐龙化石,或者是和恐龙同时代的其他动物的化石。


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巧了,我找到了一个化石,不过这个化石特别小,它不是恐龙,而是蜥蜴的化石。巧了,我旁边这位同事,她就是专门研究小蜥蜴的,于是我们就一块儿动手挖掘这个化石。那怎么挖呢?你们可以看到,我拿着锤子还有铲子,“当当当”地在这个化石周边挖了一圈,挖出了一圈沟。这样就把化石和周围的岩石分离开来,让中间的化石看起来就像一个蘑菇头似的。如果这个化石不够结实,我们还要给它浇上胶水,把它固定住。


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然后我们就用石膏绷带把整个化石都包起来,就像医院里的医生给骨折病人处理那样。用石膏绷带包好之后就是这样,这上面还写着两个字“鳄鱼”。对的,蜥蜴、鳄鱼都是和恐龙在同一时代生活过的生物。所以大家在找恐龙化石的时候,一定要多留意跟它同时代的其他生物的化石。


我们把鳄鱼化石包起来之后,就可以运到室内去了。这时候大家就会问了:“老师,怎么还没看到恐龙化石啊?”


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大家看,这就是我们经过一年、两年、三年,甚至五到十年的科学考察工作后挖到的所有恐龙化石,堆了满满一屋子!


揭露化石的真相

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搜集到了这么多恐龙化石之后,我们“化石侦探”的工作是不是就结束了呢?其实并没有,这就好比警察把嫌疑人抓回派出所,可后面还要进行揭露真相的工作,只有这样,才能知道整个故事背后隐藏的秘密。


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所以我们接下来就要对化石进行修复,以便看清化石原本的真实面貌。


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修复肯定是需要工具的,毕竟“工欲善其事,必先利其器”。这就是我们常用的一些工具。有些工具尖尖的,大家去看牙的时候,会发现牙科医生也用到同样的工具。只不过他们用来修牙齿,我们用来修化石。还有一些工具叫风刻笔,它的作用就是可以不断地磨掉化石表面附着的那些岩石。


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这儿有三张图,分别展示的是化石被发现的时候、修复到中间以及修复完成之后的样子。如果大家只看到最上面这张图,能看得出它是化石吗?根本就一点儿都看不出来,所以我们就要慢慢地去修复它。等到修复到一半的时候,我们就能大概看出这是什么东西了。它有腿还有尾巴,看着好像是一只龟呢。可等完全修完之后,我们仔细一瞧,它整个看起来好像是龟,但再看看它上面的纹路,又发现它其实不是龟。其实它是一种早在两三亿年前就已经灭绝了的海生爬行动物,叫楯齿龙,因为都是生活在水里的缘故,和我们常见的龟长得有点像。


有的同学可能就会问了:“老师,也想修复化石,我该怎么做呢?我刚刚学会了找化石,现在还想学修化石,这样才能算是一名真正的‘化石侦探’。”那我告诉大家,要想修复化石,只要知道两点就可以了。


第一点还是要了解生物体的结构。打个比方,你要是想修复恐龙的化石,那你得清楚吃肉的兽脚类恐龙长什么样,吃素的蜥脚类恐龙长什么样,还有剑龙长什么样。对于这些,你心里都要有一个整体的印象才行。特别要是修复鸟的化石,还得知道有可能会有羽毛保存下来,这些化石的特点都一定要注意。


第二点就是要注意包围着化石的岩石的特征。大家想一想,化石是不是都是在岩石里边?但是,岩石的质地可是不一样的。有些岩石特别软,比如说石灰岩这类的;而有的岩石就特别硬,像硅质岩就是这样;还有的化石是保存在泥岩里边的,就像我们刚才看到的这个楯齿龙化石就是保存在泥岩里。所以,只要你知道了岩石的这些特征之后,就知道该用什么工具去修复化石了。


上面我说的是化石物理修复的一些方法,这是比较传统的修复方法。大家猜猜这种修复方法有多少年的历史了?它在中国已经有将近100年的历史了。


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大家看左边那张发黄的老照片,这是1928年在北京周口店山脚下的一户农户家里拍摄的。照片里的两个人在做什么呢?他们是我们的老前辈,正在修复从北京周口店猿人遗址挖掘出来的化石。再看看右边这张图,这是我在两三年前修复一个牦牛头骨化石的场景。这两张照片相隔的时间差不多有100年了,我们一直都在用同样的传统方法来修复化石。


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传统的修复方法当然有它的好处,用这种方法可以把化石修复得特别清楚,就像这块在国家海洋博物馆展出的化石一样。不过,传统方法也有不好的地方。你想,在修复的时候要用刀、用针、用风刻笔这些工具,操作过程中肯定会对化石造成一定的破坏。尤其是新手,一不小心就可能把化石修坏了,而且这个破坏的过程是不可逆的。这可怎么办呢?


我们现在有新的方法,那就是虚拟修复。具体怎么做呢?我们会将那些重要的化石放在CT设备里进行扫描,通过扫描之后,就能依据获取到的数据生成一个虚拟的化石模型。这样一来,不管你是刚开始接触化石修复的新手,还是像我这样有一定经验的老手,都可以参与到化石修复这项工作当中了。


用虚拟修复洞悉人类化石的秘密

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接下来,我就拿一个重要的古人类化石为例,给大家详细讲讲到底是怎么样进行虚拟修复化石的吧。


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就像之前讲的,修化石之前首先要去相应的地方把它找到才行呢。那这块古人类的化石我们是在河南栾川的一个山洞里面发现的。当发现它之后,我们整个挖掘山洞的团队成员都很高兴,大家就一起合了张影。因为我们找到了一块至关重要的、来自几十万年前的古人类化石。


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这个化石乍一看,好像确实很难看出个所以然来,是吧?但是如果仔细观察的话,就能发现上面是有牙齿的,对了,这是我们下颌牙齿的化石。不过也可以看到,它中间包裹了太多坚硬的沉积物,这些沉积物甚至比骨头还要硬。如果用传统的物理修复方法,肯定会把骨头给破坏掉的。


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那这时候,作为“化石侦探”的我就要上场了。我先是将这块化石放在CT下面进行扫描,然后就在电脑上针对生成的虚拟模型开展修复工作。本来现实里那牙齿挺小的,可到了我的电脑上就能放到了这么大,修复起来就方面多了。我前面的屏幕上就是我在虚拟模型上精心修复后呈现出来的其中的一颗牙齿。


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咱们一起来看一看我花了一个月时间修复出来的成果,这下是不是都能知道这是哪个部位了?没错,这就是咱们的下颌,而且是左边的下颌。我既没有动用刀,也没有使用风刻笔之类的工具,就成功地把它完整地修复出来了。不仅如此,我还把各个牙齿都用不同的颜色标注出来了,这样就更一目了然了。


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我在修复的过程中还发现了一个有意思的情况。大家看,在这些已经呈现出来的牙齿下边,居然还有牙齿,这是怎么回事呢?其实,这是来自一个儿童的化石,他当时正处在换牙的阶段,下面的恒齿还没完全长出来,上面的乳牙却还在。所以,用虚拟修复的方法可不仅仅是能够把化石的外在模样展现出来;更重要的是,它还能让我们清楚地知道化石内部的形态特征。


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除了古人类的化石,我还修复过好多其他种类的化石。左边这个就是我刚才提到过的大熊猫的头骨化石。再看右边这块,有绿有红的,这是什么牙齿吧?这其实是古猿的牙齿。有同学可能会说,它很像刚才看到的古人类的牙齿。确实挺接近的,不过古猿可是比古人类还要早出现一些。


再瞧瞧这好几张小图,虽然图片看着小,但实际上它们对应的化石却是比较大的。这是恐龙的骨骼化石,是把一节一节的恐龙骨骼单独进行修复之后的样子。


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讲完找化石和修化石的故事之后,这次的分享也就接近尾声了。最后把这张我特别喜欢的图分享给大家。我家里有两个孩子,大儿子已经上四年级,小儿子刚上幼儿园。他们俩也非常喜欢这张图。每次我出差回来,他们都会听我讲那些有意思的化石故事。


大家如果对古生物化石感兴趣的话,一定要好好学习相关的知识,这样就能和我们一起去到野外寻找化石。找到化石之后,再回到室内修复这些化石。如果你学会了这两招,你就能成为一名真真正正的“化石侦探”了。


谢谢大家!



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