科学故事丨2-3月合刊——吴妍：揭秘恐龙食谱

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说到恐龙，这些在数千万年前生活在地球上的“居民”，大家一定都不陌生，也肯定有很多的问题。恐龙到底能有多大？它们会不会说话？它们有自己的房子吗？还有，它们都吃些什么呢？接下来，我们就跟随吴妍老师，一起去看看恐龙食谱的秘密吧。

 

 

 

 

 

吃荤还是吃素

 

 

 

一提到远古霸主，大家不约而同想到的，想必就是恐龙了。恐龙是当之无愧的远古霸主，在博物馆里看见它们高大的骨架，大家心里或许会产生这样的疑惑：它们吃的是什么啊，怎么长得那么大？而今，恐龙已经灭绝，我们怎么才能知道它们的食谱是什么样的呢？

 

 

秘密，就藏在化石当中。

 

首先我们要了解一下，什么是化石。化石一般指的是地壳中保存的属于古地质年代的动物或植物的遗体、遗物或生物留下的痕迹。研究化石可了解生物的发展情况，并能据以确定地层的年代，学术界一般将1万年以前的生物遗骸都称为化石。

 

大家一定都在博物馆里看见过各式各样的化石吧，种类像霸王龙、猛犸象，部位有下颚骨、骨架或者头骨。对于科学家来说，他们最常碰见的化石研究对象是牙齿，因为其他骨头化石很难保存下来。为什么牙齿化石能够保存下来呢？因为牙齿化石基本都是由矿物质组成，它比骨骼还坚硬，所以能够保存下来。

 

那从牙齿化石中，我们又研究出了什么？

 

我的孩子五六岁的时候，我曾给他看三角龙和霸王龙的照片，并且问他：“你觉得这两只恐龙吃什么，哪个吃素哪个吃肉？”

 

他就会告诉我：“妈妈，当然霸王龙是吃肉的，三角龙是吃素的。”

 

 

他的年纪很小，其实并不知道恐龙到底应该吃什么。但是他就是很直观地从牙齿上察觉到了。霸王龙的牙齿是如同牛排刀一样的锯齿状牙齿，它看着就非常的坚硬，肯定咬得动肉。三角龙的吻部像鸟类一样，有角质喙，牙齿较复杂，表面有纹理，适合咀嚼富含纤维的植物。

 

 

 

 

 

植硅体的秘密

 

 

我们现在已经知道有的恐龙是吃素的，那它到底吃什么植物呢？或者说它吃哪一科、哪一属？我们没有办法穿越到过去，怎么才能知道这一切呢？有没有一种物质能够历经万年，至今仍然能留下印痕的？

 

这时候，我们就想到了植硅体。

 

对大家来说，植硅体这个东西可能会陌生。我是长期从事植硅体研究的，并且已经研究了二十年。那么植硅体是什么呢？简单来说，它是一种微体植物化石，是某些高等植物从地下水中吸取具有可溶性的二氧化硅，而后沉淀于植物细胞内或细胞外的非晶态二氧化硅。

 

植硅体的特点是：耐酸、耐高温、抗风化、分布广，从冰川、海洋到黄土，从大气到牙齿残留物或是排泄物，到处都有它的身影。

 

植硅体能够稳定地保存，又能够帮助锁定植物的类型，那么，我们能不能利用植硅体来研究恐龙的食谱呢？我一直在思考这个问题。

 

 

 

研究的过程中，我尝试了很多样品，但都没有成功。因为很多东西想法是很好的，但是真的做起来，从来不是那么一帆风顺的。经过多次的尝试，我和我们古生物学的专家们尝试了很多的样品，终于在马鬃龙的牙齿当中，发现了植硅体！

 

马鬃龙来自马鬃山，马鬃山，顾名思义，你站在平原上看，它就如同迎风飘扬的马鬃一样。在马鬃山，我们发现了很多的化石，其中有一类恐龙化石被命名为马鬃龙。马鬃龙的牙齿有什么特别呢？仔细观察，我们可以发现一层类似米黄色的物质，有些类似我们的牙结石。我们给它取了一个非常普通的名字，叫特殊的牙齿结构。我们就在这个上面发现了表皮细胞和植硅体。

 

当时我们在想，这个东西到底是不是恐龙吃剩的残渣呢？会不会是围岩中的杂质。我们又对比了它们和围岩成分，发现是完全不同的。所以，我们确定我们发现的东西可能是恐龙吃剩下的东西。

 

 

 

 

 

 

亿万年前的禾本科

 

 

 

通过研究，我们发现表皮细胞有一个短细胞对，而植硅体当中有一些哑铃状结构，这两种特征正是禾本科最基干类群所独有的特征。由此我们基本可以得出结论，马鬃龙可能是吃了禾本科。当然，我们还发现了很多不认识的植硅体，那可能是当时的另一些奇花异草。

 

说到这，或许有人要问，什么是禾本科？

 

其实，大家很熟悉。

 

我们经常吃的水稻、玉米、小麦、大麦，用来酿酒的高粱，用途广泛的竹子，等等，都是禾本科。

 

 

由此可见，禾本科和我们人类是息息相关的。

 

禾本科的起源一直是个谜，也就是说大家都不知道禾本科是什么时候起源的，因为一直缺乏相关的证据。之前有科学家在印度粪化石中发现了禾本科的痕迹，还有学者曾在缅甸琥珀当中发现了禾本科信息，除此以外就没有什么发现了。

 

现在，我们又在马鬃龙的牙齿上发现了证据。这只马鬃龙的年代是距今一亿年前，也就是说，在一亿年前就已经有禾本科植物的存在了，这就为禾本科的起源提供了一个非常重要的证据。

 

至于发现的这个禾本科到底是属于哪一种植物？长什么样？和现在的什么植物比较类似呢？对比后，我们发现这个禾本科和巴西亚马孙流域的柊叶竺最为类似，它非常宝贵，中国还没有出现过。

 

恐龙吃什么，这个话题非常有趣，那具体又有什么意义呢？我们知道在白垩纪的晚期，鸭嘴龙类取代了蜥脚龙类的地位，而这正是被子植物兴起的时候，这之间是不是有什么联系呢？马鬃龙的时代，正好是被子植物出现的关键时期，所以，我们很想从马鬃龙的食谱中发现植物起源的一些信息。当然，我们还想借此知道更多的信息。恐龙为什么会灭绝？禾本植物又为什么能顽强存活到现在？地球上那些缺失的生命片段，期待我们的研究能慢慢找到答案。

 

文章来源/《科学故事会》杂志2024年2-3月合刊

文/吴妍（中国科学院古脊椎动物与古人类研究所）

审校/《科学故事会》编辑部

 

END