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【封面】梁龙 (Diplodocus)【封底】霸王龙(Tyrannosaurus)
【简介】
与恐龙同行
远在2.25亿年以前的三叠纪中期,恐龙已经在大地上漫游。但1.7亿年后它们却消失了。这是如何发生又为什么会发生呢?这些问题依然是世界上最难解的奥秘之一。
恐龙时代是地球历史上最神奇的时期之一。在此期间,出现了最早的有花植物、最早的鸟类,形成了各个大陆。但其最令人激动之处在于当时统治地球的最壮观的生物——恐龙。 《与恐龙同行》重建了这些非凡动物的时代,生动地描绘了它们生活的环境,它们承受的残酷的生活方式。用语言和图片栩栩如生地描画了从最小的恐龙(例如腔骨龙Coelophysis,一种早期的肉食类)到巨型的恐龙(包括可怕的肉食类霸王龙Tyrannosaurus和温和的植食类梁龙Diplodocus)等一系列使人畏惧的动物。
它们究竟吃什么?它们怎样交配?它们怎样在攻击中生存下来?本书介绍了关于许多颇具争议的话题的最新科学争论,例如恐龙是温血还是冷血,是独自狩猎还是成群结伙。经典的自然史的摄影与第一流的计算机图形处理结合使本书插图形象生动。有了这一切,《与恐龙同行》最终会成为全家老少都喜欢的自然史的感悟。
【作者简介】本书作者1982年毕业于班戈大学(Bangor University),获得应用生物专业学士学位。随后他成了一位科学新闻记者,开始为报社,后来为英国广播公司(BBC)国际广播电台和4台工作。接着他加入了英国广播公司电视台自然史部的《自然》栏目,1988年转入科学部。他一直为BBC许多主要的科学系列节目工作,创作了许多获奖节目,包括《冰冻的木乃伊》三部曲。他是《与恐龙同行》电视系列的制片人。
【1图】 异龙(Allosaurus)
【2、3图】霸王龙(Tyrannosaurus)
【6图】来自远古的疾风:一个恐龙捕食者从古老的松树林中冲将出来。这是一个肉食者,其基本身体结构数百万年未曾改变:两条强健的后腿,一条长长的尾巴,用于抓握的前肢以及一口锋利的牙齿。
序 言
【7】地球上没有那个时代能像恐龙时代那样激发人们的想象力。150多年来恐龙深深迷住了科学家以及普通大众——可能是因为它们与地球上现存的任何事物都如此不同,而且它们又是如此的真实。正是恐龙的大小和力量吸引我们去探索,描绘它们。但是我们怎样才能够想象一个如此不同的世界呢?
首先,为了设想景观的变化,你得让见到的景物回到从前:去掉所有的房屋和道路,接着是所有的田地和篱笆。这才只是开头。现在将青草和空旷的原野换上蕨类植物和低矮的、棕榈似的苏铁;将你所见到的所有树变为松柏类——不是你熟悉的松树之类的植物,而是像智利南美杉那样的古老物种——然后在地表相间排开;把鸟儿从天空拿走,改变昆虫的嘶鸣声,让气温升高。最后,在你面前放上一群巨大、喧嚣的爬行动物,还有成群迅猛的捕食者尾随其后。本书力图猜测恐龙的世界,让你获得类似的精神体验。它不想成为一部百科全书,只是一种体验而已。
问题在于我们与这些史前的场景之间横亘着悠长的岁月。成百上千万年的时间过去了,这期间这些庞大生物的遗体散开,被侵蚀,埋葬。沧海桑田,几多变迁,只有少数这些遗体被封存于岩石中,化作了石头。
我们知道的所有关于恐龙的知识来自于这些零星的证据,它们作为化石已经存在了漫长的岁月。解释化石是古生物学家的工作,但这是一项既让科学家着迷,又让科学家沮丧的研究。【10】在专家眼中一个化石包含了大量的信息。它能够揭示它的年代,它所属动物的形态,以及与之相关的其他生物。但当你想更进一步,去了解这些动物如何生活时,化石记录变得难以捉摸。脚印的式样,牙齿的痕迹和骨骼的结构都能被用作许多故事的出发点,但究竟哪一个故事是正确的呢?产生这些线索的行为并不能变为化石,因而人们永远也不会确切地知道这些行为的真相。
【8,9】生命的简史
【8】地球上的生命大约开始于45亿年前,但是在其中大约40亿年的时间里生命主要以单细胞的形式存在,例如细菌和藻类。更大、更复杂的动物在大约5.5亿年前的寒武纪开始进化。在所谓的“寒武纪大爆发”中,出现了大量新的生命形态。有些转瞬即逝,但是有些具有异乎寻常的生命力,例如今天仍和我们在一起的节肢动物和软体动物。从人类的立场出发,寒武纪大爆发中最重要的事件是出现了具有原始脊椎的小动物,最早的脊椎动物。这为身体的大型化提供了适宜的基本模式。
人们将从寒武纪开始的时期分为三个“代”:生命被水支配的古生代;巨大的爬行动物统治世界的中生代;哺乳动物和鸟类接管的新生代。古生代以荒凉的陆地和富饶的海洋拉开序幕。第一种结构复杂的生物征服陆地耗费了大约1亿年。当第一株植物和第一只昆虫在充满敌意的土地上为寻觅安身之地苦苦挣扎之时,海洋中的生命已经是如此丰富多彩——从巨大的肉食鱼类直到广布的生物礁。在古生代的后期,陆地已经被完全拓殖。细小的植物演化出参天大树,而后成为森林;昆虫获得了巨大的成功。数百万年以后,脊椎动物登上了陆地,首先作为两栖动物,接着成为爬行动物,开始尝试着开拓这苛刻的环境。
到古生代末,2.45亿年前,爬行动物主宰了陆地,而鱼类统治了海洋。但到二叠纪末它们都几乎全部绝灭。这样就迎来了中生代,它开始于一个漫长的复苏期。不久,古老的古生代爬行动物,似哺乳爬行动物(它们因为是哺乳动物的祖先而得名)开始被恐龙取代。在中生代剩余的1.7亿年中恐龙是陆地上的主导动物。在海洋里其他巨大的爬行动物占据了所有大型捕食者的生态位。哺乳动物也在演化,但数量十分有限;鸟类已经出现,植物的面貌也由于花的出现而彻底改观,但恐龙依然阔步向前。最后,在中生代末,6500万年前,另外的一场大绝灭消灭了除鸟类以外的所有恐龙。新生代带着大量的小动物,如哺乳动物和鸟类走来了。哺乳动物不断分化,有些类群回到水中,最后演化出鲸。逐渐地,我们熟悉的各种种类繁多的哺乳动物出现了;最后,在如此长的时间尺度上的最后一眨眼功夫,人类从猿类中演化出来了。
【8上图】一只雌霸王龙,史前的顶极捕食者,在查看她的巢穴。不管恐龙多么庞大,它们似乎都把卵产在地上,以此来繁衍后代。
【8~9图】这条时间螺旋线图示了生命演化,从寒武纪最早的复杂生物开始进化,直至今天。生命史中最大的两次绝灭标志着中生代的开始和结束,就是后面那次导致了恐龙时代的结束。
【图中文字从左至右上】脊椎动物的出现;鱼类的出现;陆生植物的出现;昆虫的出现;两栖动物的出现;鲨鱼的出现;爬行动物的出现;松柏类的出现;恐龙的出现;哺乳动物的出现;鸟类的出现;有花植物的出现;鲸类的出现;猿猴的出现;人类的出现。5亿年前;4亿年前;3亿年前;2亿年前;1亿年前。大绝灭 2.5亿年前 大绝灭 6500万年前
MESOZOIC ERA中生代 恐龙时代
【10】最后,大多数关于恐龙行为的推测是不科学的,因为它们无法被检验。动物学家在他或她自信能够解释动物的行为之前可以花上数十年时间进行野外研究。【11】那么我们怎么能断言知晓三角龙群体的结构呢?答案当然是我们不能,但是我们确实知道这些动物生存过、繁衍过,所以似乎很值得去探求更多它们如何生活的信息。
本书汇集了科学上已经确知的所有要素,用合理的推测来填充其间的空白,旨在帮助读者更全面地想象这一古老而陌生的世界。为了达到这个目的,我设法运用了文字和图片的多种方式。
为了创作这个故事我耗费两年时间用于与科学家交谈以及阅读第一手和第二手的古生物资料。在富有经验的研究团队帮助下,我们慢慢地将视线集中在某些生物上,对这些生物我们已经了解得足够多,可以帮助我们建立一幅完整的图像。【14】例如,我们在第一章中选取腔骨龙(Coelophysis)作为代表,这并不是因为它是已经发现最早的恐龙,而是因为它是早期恐龙的典型代表,我们了解许多关于它的知识。因为我们也描绘恐龙与其周围动植物的关系,所以就被自然而然地引到世界上最丰富的化石层。新墨西哥(New Mexico)的幽灵牧场(Ghost Ranch)产出了数百条腔骨龙,它们和相关的岩层一起提供了必要的信息,使我们有可能将其他生物,包括植食动物、一系列可能的被捕食者及一类巨大的捕食者,添加到腔骨龙的世界。
【10,11】运动中的世界
【10】虽然我们可能会觉得脚下的土地很稳定,但实际上它处于不停的运动之中,其速度和我们手指甲生长的速度差不多。生物在地球上存在的时间已经长得令人难以想象,这意味着在这期间陆地已经以各种形状越过地球表面。这无疑会改变地球的外观,除此之外这些运动对全球的气候也会有极大的影响,因为它们改变了洋流和风的格局。
运动中的陆地也载着居住在上面的不幸的动植物穿越不同的气候带。例如,澳洲寒武纪时位于北半球,在随后很长的时间中它漂过赤道到达南极,然后又退至今天所在处的位置。对地球上的生命而言,运动规则不断地在改变。
恐龙时代开始时巨大的大陆慢慢开始解体。那时没有冰盖,海平面往往远比今天高。到中生代末期大陆开始看上去和今天的比较相象,但是它们当然仍处于运动中。今后某一天它们可能会重新组成另一个巨大的大陆。
【10~11图中文字,从左到右】
最早的恐龙居住在一个巨大的蟹状的陆地上,这块大陆在一个辽阔的海洋中间从一极延伸到另一极。
即使巨大的陆地已经解体,侏罗纪大型的蜥脚类依然可以成群地从非洲的北端漫步到澳洲。
到白垩纪,由于大陆分裂,独特的恐龙群体开始在不同的大陆上发展起来。
在白垩纪的某个时期,海平面比今天高200米,几乎所有的大陆都是隔离的。
从恐龙时代开始,大陆的形状就受到迅速扩张的大西洋的强烈影响。
【11右图】不是所有的恐龙都很庞大。这些丽阿琳龙(Leaellynasaura)属于棱齿龙类,一个十分成功的植食类群,棱齿龙类的许多种类不比绵羊大。
【12,13】恐龙强大的王朝
【12】下面这个系统树表示了一群爬行动物祖先从古生代开始设法分化并统治了中生代的地球。当爬行动物出现时,它们就形成了三个主要的类群,这些类群以其不同的头骨形态区分开来。它们的现生代表为龟类,鸟类及鳄类,以及哺乳动物。不久海生爬行动物进化为另一个独立的类群,但它们的后代没能延续到今天。
在三叠纪开始时龟类这支就局限于少数高度披甲的形态,并一直保留到今天。鸟类及鳄类的祖先——初龙类——发展还不错,但是这个时代属于粗大的似哺乳爬行动物。时间继续向前,这些粗大的动物逐渐消亡,但它们产生了新的物种,这些物种与我们今天叫的哺乳动物极为接近。到侏罗纪开始时小型、披毛、温血的哺乳动物已经诞生了,但它们数量有限;这种情形在随后的1.3亿年中一直持续着。
三叠纪见证了初龙类的兴起。从起初小型敏捷的动物中后来形成了大型肉食类,笨重的植食类,甚至还有精巧的飞翔的翼龙。从初龙类中还产生了恐龙。【13】大约三叠纪中期,恐龙来到世间时几乎没有多大影响,但到三叠纪末,它们成为了地球生命的统治者。恐龙根据其腰带的不同分为两个主要类群:蜥臀类和鸟臀类。蜥臀类由肉食的兽脚类和巨大的植食的蜥脚类组成,它们在侏罗纪时取得了巨大的成功。白垩纪鸟臀类取代了它们,白垩纪后期鸭嘴龙类和角龙类成为最常见的植食者。接着,在6500万年前,所有这些动物都消亡了,仅留下少数小型长羽毛的兽脚类以及哺乳动物。
【系统树翻译见复印资料】
【13上图】最后的兴盛:恐龙时代末期,鸭嘴龙类,如这些巨鸭龙(Anatotitan),是游荡在地球上的最常见的植食动物。
【14】延续的体形
【14】恐龙是第一类真正适于陆地快速运动的动物。它们的骨骼坚固而轻便,具有优雅的直立姿态,尾部适于动态平衡,具有高速的能量代谢。恐龙使哺乳类等其他动物相形见绌。
恐龙之前有一些行动迅速的小型爬行动物,关于恐龙是何时怎样进化来的还有一些争论。目前最流行的理论认为恐龙在三叠纪中期,大约2.35亿年前,就已经出现,当时是一些小型的两足行走的肉食类。它们以下列特征组合的共存区别于其他动物:头骨上有一个额外的孔,前肢用于抓握,踝骨特化等。但它们最与众不同的特征是其腰带:五个愈合的荐椎,有助于形成强有力的腰带;特化的容纳股骨头的髋臼,有利于保持有力的直立姿态。恐龙长长的尾巴使重心稳定于腰带,使它们能以两足奔跑。这也使其能将前肢解放出来用于捕捉食物。其骨骼高度特化,更促进了这一切。恐龙的许多骨头象鸟类一样有空腔,并且在进化过程中恐龙简化了许多对维持结构强度不必要的骨骼。相对其大小而已,恐龙轻便得令人惊讶。
已知最早的恐龙是最近在阿根廷有大约2.28亿年历史的岩石中发现的。其发现者保罗·塞里诺(Paul Sereno)将其命名为晓盗龙(Eoraptor)。假如恐龙都起源于如晓盗龙一样的动物,那么其进化的速度一定非常迅速。在数百万年中,另外一类迥然不同的恐龙,原蜥脚类,出现了,这是一类笨重的、四足行走的食草动物,它是即将在侏罗纪占优势的巨龙的先驱。
【14下图】合理的结构:腔骨龙的骨骼显示了许多最早恐龙的特征,这些特征帮助它们在陆地上获得了成功。Lightweight hollow bones轻型中空的骨骼; grasping hand抓握的手; fused hip愈合的荐椎; upright bipedalism直立的两足行走; hinged ankle bone起铰链作用的踝骨; long balancing tail起平衡作用的长尾
【14】在大面积、保存良好的化石层中科学家更可能发现动物行为的线索,【15】例如腔骨龙所显示的同类相食现象,三角龙(Triceratops)腰带上的霸王龙齿痕等等。只要有这类科学证据,我都会将其加入我正文的行为描述里。有许多插文贯穿全书,在其中详述了一些最好的此类证据,描述了主要的发现并解释我所做的某些假设。绝大多数关于运动、攻击、防卫以及摄食的描述来源于充分的化石证据。
在更具有推测性的领域里,例如群居、亲代抚育及交配等等,我常常不得不求助于与现生动物的比较。我们应该记住恐龙主要是大型陆地筑巢的爬行动物。我们也知道今天的鳄类与恐龙的祖先有关,而鸟类则是恐龙的后裔,所以恐龙可以被看作这两个类群间的缺环。如果这两个类群都没有某种特定的行为,例如活产,看来恐龙也不大可能具有。
有些时候故事仅仅是合理的猜测。例如我设想小型食虫的翼龙,蛙嘴龙(Anurognathus),把巨大的植食的梁龙宽大的背部当作捕食昆虫的场所。并没有发现过这方面的证据,也很难想象可以证明这个设想。但是我们已知现今有大量食虫的鸟类把大型草食动物当作捕食的场所,很可能这也正是翼龙在恐龙时代所做的。
本书的结构是力图帮助读者想象他们就像今天的博物学者或者野生动物观察者一样正躲藏起来观察恐龙。每一章主要采用来自一个主要化石层的证据来建立某个时段的景象,并将其置于某个特定的地区,通常这个时段不超过一个生物个体生命中的一年。虽然只涵盖很短暂的一段时期,但是故事力图更广泛地反映不同物种的命运,因此第一章描述了扁肯氏兽(Placerias)的消亡,第二章讲述了梁龙的成功。
【16】恐龙时代开始于大约2.35亿年前,结束于大约6500万年前,这是地史上中生代的绝大部分时期。中生代被分为三个纪:三叠纪、侏罗纪和白垩纪。在选择构成每章的故事时,所有的故事都被分别安排在其中的某个纪中,我尽量论及恐龙历史上的所有重要时刻,同时兼顾选择不同地理环境以及气候条件作为背景。在叙述中我采用已经消失的山脉和海洋的地质名称,以此来强调我们生活的地球曾经多么地不同。
在图片中,我们也和对待文字一样,努力接近真实。在调研期间,我们向古植物学家请教中生代的植物群,在世界各地寻找仍保留着中生代植被面貌的区域。我们发现了一系列少见的小小的“失落的世界”:古老的物种依然顽强地生存着,尽管有许多像草这样的入侵者。我们的照片包括了智利的智利南美杉森林,美国加利福尼亚的红杉,新西兰和澳大利亚的桫椤和罗汉松的森林,以及新喀里多尼亚(New Caledonia)的苏铁和奇异的南洋杉。它们都被用来作为我们恐龙生活的背景。
恐龙模型全都基于最新的科学复原,我们选择有名的动物的好处再一次显现出来——模型制作者了解的信息越多,雕塑品就做得越好。这些模型被数字化,然后在计算机里进行重新组合,再加上皮肤,最后摆好姿势。
皮肤的图案多半是假想的。虽然曾经发现过皮肤印痕,但是其颜色始终是个迷。我们图片中的猜测涉及一些假设。例如,与大多数哺乳动物不同,我们见到的鳄类和鸟类都有色彩,所有我们假设颜色对于恐龙很重要。如果确实如此,那么伪装、警戒色以及形象展示等都是恐龙很常见的特征。在非常庞大的恐龙中,这并不意味着它们有斑纹,而是它们有鲜艳的闪亮处和装饰。
【17】《与恐龙同行》的全部意图就是将你带回到史前的恐龙时代,同时了解更多化石发现和科学发现的知识,而我们的恐龙知识正源于它们。这是曾经生活在地球上的某些最特别的生物的自然史,我希望所有年纪的读者都会喜欢。
【17】大自然的花园是怎样成长的
【17】中生代开始的时候,许多在古生代繁盛的植物,譬如木贼和石松,依然很重要,尤其是在潮湿的地方。但是也有所变更,原始风媒的松柏类开始广泛分布。在三叠纪松柏类产生了许多不同的类型,形成了巨大的森林,成为了这个星球上的优势种。今天我们在加利福尼亚北部的红杉公园中依然可以感受到它们当年的繁盛。蕨类植物依然是十分成功的类群,覆盖了开阔地带和下层林木。它们看来似乎是中生代时期与草最相象的植物了。苏铁类(仍有少量现生物种)和银杏类(其现生唯一代表是银杏)也很常见,通常生长为灌木和乔木。也有若干植物类群没有留下现生的后裔,它们有桫椤、灌木的本内苏铁以及许多科的松柏类。
我们今天习以为常的丰富多彩的、杂乱生长的有花植物,恐龙可能仅见识了很少的一些。今天有花植物是个庞大的类群,包括了从橡树、红木到仙人掌、草在内的所有种类,而在中生代中期它们还很不起眼;到了中生代末期它们已经非常兴旺,不过蕨类和松柏类可能仍占主导地位。
【17页图中文字】
古生代 三叠纪 侏罗纪 白垩纪
Club mosses 石松; Horsetails木贼; Ferns蕨类; Cycads苏铁类; Flowering plants有花植物; Pines松; Redwoods and cypresses红杉和柏树; Araucaria南洋杉; Podocarps罗汉松; Ginkgoes银杏; seed ferns桫椤; Cycadeoids准苏铁类; Primitive conifers原始松柏类
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