在德国索尔恩霍芬(Solnhofen)石灰岩的古生态景观中,侏罗纪的风暴不仅塑造了海岸线,也留下了无数保存完好的化石。最近发表在Current Biology(2025)的一项研究揭示,两具属于古翼手龙Pterodactylus antiquus的雏体,其肱骨上清晰的斜向断裂痕迹直接指向了风暴中受伤致死的情形。研究由莱斯特大学(University of Leicester)古生物学家Rab Smyth领导,论文指出这些幼体在风暴中遭遇扭转性外力导致前肢骨折,失去飞行能力后溺亡并被迅速掩埋,从而得以如此精细地保存下来(DOI: 10.1016/j.cub.2025.08.006)。 索尔恩霍芬作为全球著名的Lagerstätte,以其卓越的保存条件闻名:静谧、含氧量极低且沉积速率高的泻湖底部,能在短时间内掩埋并隔绝尸体,使得软组织和脆弱骨骼得以保留。这里出土的化石包含了从昆虫到鱼类、从羽毛恐龙到翼龙等众多门类。然而,多年来古生态学家一直困惑,为什么大量尺寸偏小的翼龙化石频繁出现,而成年个体却相对罕见。
此次研究为这一观察提供了可测量的成因解释。 研究团队称被命名为Lucky I与Lucky II的两具雏体,其肱骨断裂呈现出几个关键特征,支持断裂发生在生前而非埋藏或化石化过程中。首先,骨折端显示出平滑的边缘与位移模式,类似现代鸟类与蝙蝠在空中遭遇暴风或碰撞而导致的肢体断裂。其次,骨骼的相对位移与翼展方向相吻合,说明在失去支撑的飞行状态下,风力对翼部施加了扭曲性载荷。最后,断裂处没有愈合迹象,表明受伤后死亡几乎是瞬时或短期内发生的。 在现代飞行动物中,肱骨承受着主要的飞行应力,因此在空中遭遇突发力矩时更易发生骨折。
研究者将这些现代生物学原理与化石证据相结合,推断侏罗纪时期的强对流或飓风式风暴曾多次将刚刚学飞的翼龙雏体扫入泻湖中。由于雏体体积小、重心与浮力特性不同,它们往往在被风暴捕获后很短时间内沉没并被细泥迅速覆盖,而较大的成体尸体则可能漂浮更久,发生分解和散架,从而降低整体保存概率。 这种由灾变事件主导的保存偏差对我们理解化石记录具有深远影响。化石纪录并非古生态群落完整的镜像,而更像是自然筛选下的残片,强灾变事件会选择性地保存某些大小、形态和生活方式的个体。索尔恩霍芬的例子表明,频繁的风暴既是造成翼龙雏体大量死亡的直接原因,也是将这些脆弱尸体封存于地质时间之中的"快速掩埋者"。结果是,我们在地层中看到的翼龙幼体数量远超过成年个体,从而可能误导对群体结构、种群年龄分布以及生活史策略的推断。
在翼龙幼体是否具备自行飞行能力的长期争论中,新证据提供了重要线索。过去学界对翼龙是否早熟(precocial)或晚熟(altricial)存在分歧:如果雏体能飞行,那它们更可能独立活动且被风暴影响的风险较高。肱骨折裂显示这些幼体在飞行状态中承受了负荷并在空中失控,从而支持某些翼龙种类出生后即可展开一定程度的飞行活动的观点。然而,能飞并不意味着能稳当地应对强风,尤其在发育尚未完全、骨骼更为脆弱的雏体身上,暴风一旦发生便可能迅速致命。 除了生物学含义外,此次发现也推动了古生物学研究方法的进一步发展。对微小化石进行细致的形态学分析、利用高分辨率成像技术重建断裂面以及比较现代飞行动物的损伤模式,都成为判断死亡原因的关键手段。
虽然论文本身并未详述所有技术细节,但可预见未来对同类化石的微观分析(包括扫描电镜、微CT以及骨组织学取样)将更加普遍,以便更精确地区分生前外伤和埋藏后损伤。 生态系统层面,风暴造成的多物种大规模死亡并非索尔恩霍芬独有现象。地质记载中不少Lagerstätte都显示出灾变事件留下的"时间胶囊"特征:大量生物同时死亡并被埋藏,随后进入长期的无氧环境以减缓分解。索尔恩霍芬的泻湖体系在侏罗纪时由珊瑚礁和小岛环绕,浅水区与深水区的盐度和氧含量差异明显。当强风将深层富含盐分、低氧的水体翻卷上来,许多鱼类和无脊椎动物会因环境突然恶化而大量死亡。与此同时,空中生物因为风的直接作用而遭遇更高的致死风险。
研究团队的结论指出,灾难性事件不仅是这些化石得以保存的原因,也是生物群落结构和物种演化研究中的一个重要偏差源。理解这种偏差有助于古生物学家在重建远古生态时更谨慎地解读样本的代表性。例如,若化石记录中幼体占比异常偏高,研究者应考虑是否为灾变保存机制造成的筛选作用,而非必然反映该物种在生态位或繁殖策略上的独特性。 这项研究也唤起了对翼龙一生中危险窗口的重新关注。出生到能独立生存的早期阶段,对许多飞行动物都是最危险的时期。翼龙的生长速度、骨骼强化过程、羽膜(翼膜)肌肉发育以及飞行技巧的习得都将直接影响其在强风、雷雨等极端天气中的生存概率。
未来通过对更多不同发育阶段个体的比较研究,古生物学家可以逐步勾勒出翼龙的成长曲线与行为生态学,从而更全面地理解这些远古飞行者如何应对环境压力。 从更广泛的古环境学角度来看,连串的风暴事件也反映了当时气候系统的活跃性。侏罗纪末期与其他地质时期相比,局部气候可能更为多变,季风式模式或频繁的强对流系统会频繁影响沿海泻湖生态。化石记录中的风暴证据,连同沉积学对泥沙来源与流向的分析,可以帮助古气候学家重建当时的气象频率与强度,进而补充对古大气环流的认识。 对公众而言,Lucky I与Lucky II的故事不仅是迷人的科学侦探小说,也是对自然界残酷与美丽并存的生动提醒。它们的化石在数千万年后仍能告诉我们一个关于生命、天气与时间的故事:微小的身体如何在猛烈的风中被抛离栖息地,如何被瞬间记录在沉积物中,以及如何穿越地质岁月成为今天我们解读古生态的重要线索。
未来研究的方向包括对更多索尔恩霍芬及其他Lagerstätte中翼龙幼体进行系统的创伤学分析,以检验暴风致死假说的普遍性。同时,结合骨组织学、同位素地球化学与沉积学证据,可以更精确地重建个体死亡时的环境状态与生理状况。此外,古生态学家还可以通过定量模型来评估不同风暴强度对不同体型翼龙致死率的影响,从而将观测到的化石样本转化为对古群落真实年龄结构的更准确估计。 总体而言,这项由Rab Smyth及其团队完成的研究,不仅为一个长时间悬而未决的"化石冷案"提供了令人信服的解释,也强化了灾变性事件在形成优秀化石保存位点中所扮演的重要角色。索尔恩霍芬的风暴埋葬了无数生命,而这些生命的沉默证词今日被科学家们以新的方法解读,继续帮助人类拼凑地球古老生态的复杂画卷。研究原文发表在Current Biology(2025),DOI: 10.1016/j.cub.2025.08.006。
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