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黄河象是中国的化石珍宝

本文作者: 发布时间:2021-10-02
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黄河象是中国的化石珍宝

黄河象是中国的化石珍宝

黄河象是中国的化石珍宝

旧版小学语文课本中《黄河象》给不少读者留下了深刻的印象,百万年前大象的遭遇和百万年后化石的发掘,更是在一代代人心中种下了好奇的种子:大象从何而来,又去向何处,如今分布在我国云南的大象是它们的后代吗?这一连串问题的答案都掩藏在地底的化石中。

黄河象复原图

发现”龙骨”

课文中的黄河古象化石于1973年发掘自甘肃合水的马莲河畔,让它重见天日的却是一次意外的水利施工。1972年底,合水县计划在马莲河畔修建豁口水电站,一天下午,河岸西面的采砂现场忽然一阵骚乱,人们一边哄抢,一边喊着挖出龙骨了!映入眼帘的是两根巨大而圆滑的“龙骨”——露出地面的部分已被敲断,宛如两个枯树桩,一旁的地上则散布着坚硬的碎骨,断截则仍埋藏于砂土中。

负责施工的领导当即指挥人们封锁现场,一边追回被村民哄抢的龙骨碎片,一边迅速向上级部门汇报。遗憾的是,由于当时的人们迷信“龙骨”(即各种动物化石)是一种珍贵的药材,闻讯纷纷前来盗取,因此在科研人员赶到现场前,化石外露的部分不少都已散失。

三角头剑齿象(Stegodon trigonocephalus)前肢骨 | Peter Maas / Wikimedia Commons

在进行现场勘察后,科考小组由外露的化石断面向内试掘了1米,发现门齿内伸50厘米后与上颌骨衔接,遂根据形态推测很有可能是长鼻目某种古象的化石,并依据化石保存情况预估底下埋藏着一具保存较好的大象躯体。而外露的两根便是古象特化的门齿了,即俗称的象牙。可惜原本完整的古象牙遭到破坏,但庆幸的是,古象左门齿在地层埋藏痕迹仍然保存完好,并为后来的修复提供了依据。

在确定了化石主人的身份后,科考队顺着当地的自然环境开始从上而下层层挖掘,古象的头骨首先暴露了出来。随着发掘工作的日益推进,大象的脊椎骨、腿骨、肋骨、肩胛骨、盆骨、腕骨等相继出土。这也证明埋藏于此的,确实是一具保存完整的古象遗骸。

大象重见天日

然而出土后的化石发掘装箱却给科考队带来了不小的麻烦,其中象头的完整发掘的和保存更是一个空前的挑战。由于象头内存在蜂窝状的结构,一旦挖破,整个头骨就有可能碎成残片。最终他们决定用套箱法整体发掘。先估算出象头的大小,然后做了一个没有上下盖的木箱,将象头四周开槽套入木箱,灌入石膏,铲平封上顶盖。之后将木箱慢慢推倒,底部翻上再灌入石膏加固,封了底盖。这样象头连带着周边土层就成了一个不易破碎的整体。

此外由于化石刚出土时十分疏松,稍不留神就会磕碰损坏,在晾干时还要用药水渗透加固,不然就会自然风化散开,因此发掘工作进行得细致而缓慢。豁口水电站也因化石发掘而停止施工,闲下来的周边村民也按捺不住好奇心,纷纷前来一睹史前古象的风采。

三角头剑齿象头骨和臼齿 | Peter Maas / Wikimedia Commons

一传十十传百,很快“黄土高原挖出大象”的消息不胫而走,传遍了千里陇原。人们纷纷长途跋涉赶来围观,甚至一日超过3千人之多,比过年庙会还热闹。科考队也利用这一机会,向围观群众讲解古象的知识,并宣传保护古生物化石的意义和科学价值。长达43天的发掘工作落下帷幕,古象的化石装满了整整12个木箱,为了将化石安全运上公路,当地甚至在发掘点和公路之间修建了一条临时公路,连夜将化石运往了位于北京的中科院古脊椎所。

师氏剑齿象复制件,甘肃省博物馆藏,原件藏于北京自然博物馆 | 三猎 / Wikimedia Commons

投入大量的人力进行修复和装架后,古象于1974年10月在北京自然博物馆展出,并于次年依据其发掘流域命名为黄河象Stegodon huanghoensis Zheng et al.。值得一提的是,除尾椎外,展出的古象标本全部由化石安装,连趾骨和舌骨都完整保存了下来。装架后的古象身高4米,体长8米,门齿长3.03 米。相较于过去大多只保留下几枚牙齿的其他古象化石,这具黄河象化石个体之大,时代之早,保存之完整堪称当世唯一(后来在山西旬邑发掘出了一具更大的黄河象化石)。时任所长的杨钟健先生(许氏禄丰龙的发现者)还特地为其赋诗一首。

长着长剑的大象

尽管模样乍一看十分相似,但不同于我国现生的亚洲象,黄河古象的门齿基部十分靠近,以至于它长长的鼻子并不能像现代大象一样垂在象牙中间,而是斜挂在象牙的一侧。此外它的门齿也更为平直,宛如两把长剑般向前延伸。

事实上黄河古象隶属于剑齿象科剑齿象属,和现生大象所在的真象科在中新世晚期(大约六百多万年前)便已分道扬镳,因此和亚洲象并无直接的演化关系,长得比较像则是因为平行演化的缘故(例如狼和袋狼)。

剑齿象复原模型,门齿非常长而且中间几乎没有缝隙,鼻子只能放到旁边 | Vjdchauhan / Wikimedia Commons

需要注意的是,不同于剑齿虎,剑齿象得名并非来自其利剑般的门齿,而是其臼齿上剑缘状的白垩质脊棱。这一结构使得其能更好地咀嚼粗糙的食物,但它的食物仍然以嫩枝和树叶为主,并不能像现生真象一样咀嚼干草。这也从侧面证明了黄河象生活在温暖湿润的亚洲丛林之中,而3米的长牙似乎并不会为它的密林生活带来困扰,相反或许是高效的开路工具和御敌武器。

象的王朝盛衰

在当时,以黄河剑齿象为代表的一众“亚洲特产古象”的发现和命名堪称是举世瞩目,中国学者们沉浸于自主命名的热情之中,却疏忽了与早年外国学者发表的古象化石进行对比。早在1935年,英国学者胡步伍(Hopwood)在上海的一处药铺买到了一枚不完整的古象臼齿。

事实上不少重大考古发现都和药铺的传统药材龙骨有关,堪称是早期古生物学家的寻宝圣地:如胡步伍后来在西南地区药铺收购的臼齿,被他命名为药铺剑齿象Stegodon officinalis;再如王懿荣最早在北京药铺购得刻有甲骨文的骨板等。

泰国发现的药铺剑齿象臼齿 | Jaroon Duangkrayom et al. / Thailand Paleontological Research (2018)

胡步伍认为这枚残牙属于一种未命名的剑齿象,遂将其名为“师氏剑齿象”(Stegodon zdanskyi),以纪念奥地利生物学家师丹斯基对中国地区古生物考古研究的贡献。尽管模式标本的产地早已无从考证,但在之后的考古挖掘中,中国学者杨钟键,法国学者德日进等许多一流古生物学者,将大部分在山西等地发现的剑齿象化石都归入了师氏剑齿象,这种庞大的古象曾一度繁盛于上新世的中国北方。而黄河剑齿象亦是其中的一员。所以黄河剑齿象真正的归属应该是师氏剑齿象。

尽管名字变了,但并不影响黄河象化石发掘的重要意义。通过对其骨骼愈合程度和臼齿磨损程度等特征的观察,人们发现这是一头年逾六旬的老年雄性剑齿象。再结合其发掘时半立半卧,脚踩石砾掩于粘土的姿态,学者们进一步推测这头老象应当是口渴难耐,在河边匆忙饮水时不慎跌落,并深陷泥淖不能自拔,最终丧生,骨骸因泥潭包裹得以奇迹般地完好保存。

三重剑齿象(Stegodon miensis)化石 | Miyuki Meinaka / Wikimedia Commons

通过对黄河象生前遭遇的分析,我们不难想象三百万年前的陇东气候和如今干燥的黄土高原大不一样。那时的气候温暖湿润,河湖交错林木茂盛,剑齿象群等众多动物自在穿行其中。但随着第四纪地球环境的剧烈改变,大部分的剑齿象科成员在中更新世销声匿迹,也包括纵横北方的师氏剑齿象。黄河象之死征兆着,曾一度水草丰茂的陇东大草原正在逐渐破碎消失。

大约在一万年前,最后的剑齿象退出了大陆舞台,随之接替它们统治东亚大陆的是更为进步的真象科成员——亚洲象。遗憾的是,随着人类活动的扩张和自然气候的改变,这些八千年前曾遍布华北及其下大半个中国的长鼻巨兽们,如今也只能一步步退缩至滇南一隅,于夹缝中艰难延续。

黄河象是中国的化石珍宝

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