走进南京古生物博物馆

雲棠

2023年国庆节假期，南京地质古生物研究所周建平老同学邀请我们带着外孙参观了南京古生物博物馆。也许是我们曾经有过学习和研究、从事古生物工作经历，所以，来到这里感到格外亲切，看到化石标本觉得那么的熟悉可爱和深情。 　　这里陈列着古无脊椎动物、古植物、微体古生物和脊椎动物等千余件精美古生物化石标本，其中"澄江动物群”和包括“中华龙鸟”在内的“热河生物群”等化石为国宝级化石精品。通过这些古生物化石，来讲述波澜壮阔的生命起源和地球演化的奥秘,还有科学家们探究古生物化石的故事。 　　在博物馆门前广场成立了一棵庞大的硅化木化石和堆积如山的腕足动物鸮头贝化石，特别是“中华龙鸟”复原模型像意味着在欢迎我们。 　　博物馆以“进化中的生命”和“演变中的地球"为主线，设有20余个展区。我们跟随老同学从生物进化主题展开始，由门厅、上山之路、化石奥秘、地球的起源、前寒武纪、古生代、中生代、新生代为轴线，逐一观看。（博物馆分上下两层，我们首先来到一层）。 （一）、展馆门厅大厅的大型生命进化浮雕和生命演化时钟。进入大厅正中间以“生命演化时钟”拉开序幕，展示了从5.4亿年前的寒武纪到第四纪人类的演化。 演变中的地球，进化中的生命 生命是宇宙中最神奇的存在之一，地球是迄今已知生命唯一的家园。走进南京古生物博物馆就是走近生命和地球的过去、现在和未来。 　　在48亿年的地球历史中，生命之河流淌了至少38亿年，是沉积在地层体中的生物化石，带给了我们关于地球生命的知识，也使我们得以探索自然和生命的奥秘，给予我们地球生命史演变的启示。 恐龙世界 一进门就可以看到约两层楼高的马门溪龙骨架屹立在大厅。 　　马门溪龙由于脖子超长，以至于每天24小时有20个小时都在进食。 　　这些生活在距今大约2.4亿年至6500万年前，部分能以后肢支撑身体直立行走的一类爬行动物恐龙，曾经支配全球陆地生态系统超过1.6亿年之久。 　　大厅除了大小不同的恐龙外，还有恐龙蛋和形状各异的恐龙脚印化石。 恐龙脚印化石。 　　恐龙通过产卵繁行后代。恐龙通常将蛋产于自己堆砌的巢中，巢的外形多样。绝大多数恐龙蛋仅保存了石化了的钙质蛋壳，仅有极其罕见的情况保存有胚胎恐龙，科学家难以判定蛋化石是由哪一类恐龙所产。 （二）、上山之路 古生物学家的探索之旅往往从攀山开始。眼前这条从一楼通向二楼的楼小路的两侧，自下而上浓缩了南京地区震旦系到侏罗系的地层剖面。镶有许多南京地区的化石，让我们沿着这条上山之路去寻找化石，探索生命进化的踪迹。 　　我和老同学回忆起大学时代在南京地区地质实习的情景，南京位于长江下游，数亿年前曾是一个海域，各种古生物在这里繁衍生息，在漫长的地质过程铸就了南京得天独厚的地质优势。该地区地层出露齐全，化石丰富，研究历史早，程度高，署名地质学家李四光先生曾在这里考察研究。以南京地名命名的地层就好多，例如：寒武系的汤山组、二叠系栖霞组、志留系坟头组、茅山组等。这里也是高校地质学生野外地质实习基地。每当学生们在这里找到古生物化石时，那兴奋的情景记忆犹新，历历在目。 （三）、化石奥秘<div>这里介绍化石定义、化石类型、化石形成、化石作用和达尔文进化论的展墙，大型展台和相间分布的动植物化石以及一些大型古生物化石标本。 </div> 　　外孙对古生物化石非常感兴趣，尤其是恐龙化石。 古植物化石 这些植物遗体中的有机质分解殆尽，坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头，但是它们原来的形态、结构（甚至一些细微的内部构造）依然保留着。 　　契拜拉、银杏、吉尔万果、绳蜻、日本蚌、环足虾等化石 　　植物、腕足类、珊湖、头足类、双壳类等化石 　　三叶虫，原始的节肢动物，是非常普遍的化石动物，其知名度可能仅次于恐龙。 在奥陶纪海洋盛行的头足类动物，白垩纪最终灭绝。 米契林角石 （四）、地球的起源、前寒武纪 这个展厅以展墙和展台分别介绍了从地球伊始至生物一步步的进化的历程。 　　从所发现的 38 亿年前最古老的化石到距今 5.41 亿年，是生命起源与早期演化的历史阶段。从原核细胞到真核细胞，再到多细胞，从低等藻类到高等藻类，乃至宏体植物和动物的出现，生命经历了由简单到复杂的早期发展阶段。特别是有性繁殖的出现，极大地促进了生物的分异和进化。 （五）、微观世界--微体古生物 各地质时代沉积岩中所保存的、肉眼不能识别的微小生物化石，称为微体古生物化石。必须借助显微镜或电子显微镜来研究，对划分对比地层、气候、沉积环境和研究生命起源以及油气、煤等矿产的形成具有重要的意义。 　　䗴类又叫纺锤虫，是一类已经灭绝的单细胞生物，属于原生动物门有孔虫亚纲的一种。它们壳体很小，一般长5～10 毫米，也有极小的不到1 毫米，壳体常见的多为纺锤形。䗴类生活在距今3.2亿～2.5亿年前的石炭纪—二叠纪时期，是一种浅海底栖动物，于二叠纪末期灭绝。 希瓦格蜒Schwagerina sp.（化石标本）时代早二叠世，产地贵州。（图片为2024.3.3补拍） 　　䗴类化石切面薄片（显微镜观察）。 说到“䗴”这个字，还有一个很有意思的故事。“䗴”字绝对是个生僻字，就连《新华字典》都没把它收录进去，这种动物中间大、两头尖，形似纺纱用的纺锤，而我国民间习惯称纺为“筳”地质学家李四光先生便以此为据，在“筳”旁加个“虫”字，意为筳状之虫，创造了“䗴”这个字，用来翻译拉丁文中这种早已灭绝的有孔虫，之后便一直为中国古生物学界所沿用。 孢子与花粉 孢子主要是菌藻类、苔藓植物和蕨类植物的繁殖细胞，而花粉则是裸子植物和被子植物的繁殖细胞。孢子和花粉的外壁由于含有孢粉素,故具耐酸、碱和高温,所以很容易形成化石。说到孢粉，我就想起我们的老师，南京大学地球科学系张忠英教授研究孢子花粉的故事。70年代，在东南亚的热战地区柬埔寨、老挝等地，发现“黄雨”，当地的老百姓不断地向海外媒体，传达自己被生化武器攻击的事实，痛斥交战双方不讲“武德”，美国则指责苏联所为，张忠英教授一言九鼎，发表论文称“黄雨是一种自然现象，是蜜蜂在空中排出的粪便”。哈哈，蜜蜂也会“捉弄”人，东南亚天降“黄雨”，致使美国颜面扫地。 牙形刺Condonts 是一种不到一毫米的微体化石，是已绝灭动物骨骼一部，大部分形状象牙齿，故叫牙形刺。是形态属，不是自然属。它们分布广泛，从古生代到三叠纪地层中十分丰富，而且形态特征明显，它们如孢子花粉一样，对地层的划分很有价值。这些牙形刺到底是什么动物的骨骼呢？至今未知，期待着你来探究揭密吧。 在显微镜下观察的牙形刺标本。 对称的牙形刺 （六）、古生代 这里分别有寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪展墙和展台。展厅化石太多，只能一些特色专题参观一下： 寒武纪大爆发 寒武纪大爆发拉开了古生代的序幕，一举奠定了整个显生宙生物门类发展的基础。寒武纪伊始，首次出现了带硬壳的动物这是生物演化进程中一次明显的质的飞跃。“埃迪卡拉动物群”位于澳大利亚南部的埃迪卡拉地区，生活在5.65-5.43亿年前的前寒武纪一大群软体的多细胞无脊椎动物。1960年召开的第22届国际地质会议正式命名该化石群为“埃迪卡拉动物群”。 “澄江动物群” 中国科学院南京地质古生物研究所古生物学家上个世纪80年代在云南澄江帽天山寒武纪发现了时代距今大约5.18亿年特异埋葬的化石群一澄江动物群，显示了从简单的海绵动物到复杂的脊索动物，几乎所有的现生动物门都有了各自的代表。展现了寒武纪多样化的海洋生物面貌，引起了世界极大的轰动，被世界赞誉为20世纪最惊人的科学发现之一。 　　这一发现使科学界摈弃了长期以来认为在寒武纪之前不可能出现后生动物化石的传统观念。所谓后生动物即是指相对于原生动物的各种多细胞动物。 　　让我们亲自来了解这些惊人科学发现的故事： 中华微网虫---地球进入“步行时代”。5 亿多年前的寒武纪海洋里，以中华微网虫为代表的叶虫动物可能是地球上最早有“腿”的动物。 中华网微虫复原图地球上有“腿”的动物，对我们现在来讲不是什么稀奇的事，但在5亿多年前，这可是“奢侈品”。“腿”的出现，让地球进入了全新的“步行”时代！ 　　这是纳罗虫，是澄江生物群中最常见的一种节肢动物，是三叶虫的亲戚。侯先光教授发现的纳罗虫，其中包括长尾纳罗虫，也称“周小姐虫”。“最惊人”正是由一锤子敲出的“周小姐虫”化石开启的。 　　这是五亿多年前奇特的“麒麟虾”化石，它具有当时海洋中巨型捕食动物"奇虾”和节肢动物的多种特征，是科学界期盼已久的、可以打开节肢动物起源之谜的过渡型物种。 　　麒麟虾-代表了达尔文进化论预言的重要过渡化石，它架起了从奇虾演化到真节肢动物的中间桥梁，填补了节肢动物起源过程中关键的缺失环节，给生物进化论增添了一个强有力的化石证据。为生物进化论增添了一个非常经典的实证。 麒麟虾复原图模型。 　　观看化石标本，听周爷爷讲化石的故事。 帚状奇虾化石。帚状奇虾：地球霸主。 帚状奇虾复原图 古生物学家把它“复活”了，颇具科幻色彩:一对柄状乒乓球般大小的眼睛如，一对大螯布满刺:尾扇很大;嘴形如碗，口内有环形排列的利齿，可以把外壳坚硬的动物轻易压碎… 　　以澄江动物群为依据的寒武纪生态复原图。 无脊椎动物化石大观展 无脊椎动物的起源时间现已追溯到前寒武纪末期甚至更早。早古生代海洋几乎是无脊椎动物的一统天下，生物高度繁盛和多样化，除现生的许多生物门类在那时均已出现外，还有一些早已灭绝的生物类群，如三叶虫、笔石和鹦鹉螺等。不同时代、不同类型的无脊椎动物化石汇聚一馆，蔚为大观。 三叶虫复原图 从距今五亿年前的寒武纪，到二亿五千万年前的二叠纪，浩瀚的大海中生活着一群神秘的生物，它的背甲由两条背沟纵向分为大致相等的三片，因此被称为三叶虫。二叠纪完全灭绝。 三叶虫最初出现在5.6亿多年前寒武纪早期的海洋中，是最早的多细胞动物之一三叶虫，在5亿-4.3亿年前发展到高峰直到2.4亿年前的二叠纪时期才完全灭绝，前后在地球上生存了3.2亿多年，贯穿了恐龙出现前的整个“古生代”，可见，这是一类生命力极其顽强的生物。 　　在漫长的时间长河中，它们还演化出许多种类，可谓“史前小强”。由于三叶虫的发展非常快，因此它们非常适合被用作标准化石。： 笔石---书写在岩石中的痕迹 笔石是一类已灭绝的海洋群体生物，存在于中寒武世至早石炭世。由于其保存状态很像“用笔在岩石中书写的痕迹”，因此被称为“笔石”。笔石分布广，演化快，同一物种可以在世界上许多洲发现，是划分和对比地层的重要化石之一。神奇的笔石寻找页岩气资源的“黄金卡尺“,在我国油气勘探中发挥着支撑作用。 笔石标本（2024.3.3补拍）珊湖化石这么多的鸮头贝。 （七）、二叠纪末的生物大灭绝 二叠纪末（约二点四五亿年前）发生的生物灭绝事件是地球历史上规模最大的一次，其影响甚至超过了著名的白垩纪末的恐龙灭绝事件。这场灭绝事件的重灾区是海洋，约90%以上的海洋物种灭绝。在陆地上，生物灭绝率也达到75%。这场浩劫的受害者有三叶虫、四射珊瑚等一大批无脊椎动物，以及二叠纪陆地上某些最繁盛的爬行动物，如盘龙。这场浩劫彻底改变了生物圈的面貌，为中生代生物的演化尝试提供了巨大的生态空间。 五次大灭绝事件 地球进入显生宙以来的5.41亿年历史中，共发生了五次全球性的大灭绝事件（奥陶纪未、泥盆纪晚期、二叠纪末、三叠纪末、白垩纪未期），堪称惊心动魄!这种大灭绝现象，每次都会导致许多生物物种的灭亡，成为生物演化过程中的重要事件。 奥陶纪未大灭绝 奥陶纪末生物大灭绝发生在距今 4.4 亿年前，由前、后两幕组成。第一幕是生活在温暖浅海或较深海域的许多生物都灭绝了，灭绝的属占当时属总数的 60%~70%，灭绝种数更高达 80%。第二幕是那些在第一幕灭绝事件中幸存的较冷水域的生物又遭灭顶之灾。 　　白垩纪末恐龙绝灭 距今 6600 万年前的白垩纪末期，发生了最著名的突发性集群灭绝事件。全球有75%的动植物惨遭灭绝。除了海龟和鳄类,所有大于25公斤的四足动物无一幸存。这次事件既是中生代非鸟恐龙时代的终结,也是新生代哺乳动物时代的开端。 生命悲歌一大灭绝 这些大灭绝都和地球环境变化息息相关，比如大规模火山爆发、地外星体撞击事海平面剧烈升降、缺氧环境以及冰室/温室效应等。大灭绝导致生物界一片萧条没落，但也在淘汰旧有的物种过程中，迎来了新生的具有顽强生命力的生物更替。因此，大灭绝也是推动生命演化的一种驱动力。 生物第六次大绝灭？大型展墙—显示着 “我们是在第六次灭绝中吗？”。曾经盛极一时的生物早已从地球上彻底消失了。它们匆匆而来，却又匆匆而去，留给我们的只有无限的思考。那么随着地球环境的不断恶化，人类是否象三叶虫、恐龙那样，走向灭绝呢……？ （八）、中生代 三叠纪、侏罗纪和白垩纪的展墙和展台：菊石时代，爬行动物和恐龙时代，白垩纪末恐龙绝灭事件。 菊石时代 菊石是一类已经灭绝的软体动物。最早出现于早泥盆世，繁盛于中生代，于白垩纪末绝灭，是中生代海洋中占主导的无脊椎动物。 　　菊石全部海生，具有螺旋的外壳，肉食性，神经系统和循环系统十分发达。 　　旋肋菊石化石，晚侏罗世，产地：马达加斯加。 　　菊石类，双壳类和腹足类软体动物集合体。时代：中生代产地：马达加斯加 彩斑菊石(Ammonite)是菊石的一种。主要成分为方解石，因为表面层距光泽间的绕射效应，呈现其独特类似opal的绚丽虹彩。时代：中生代产地：加拿大，马达加斯加。 太漂亮了。 生物登陆 在经历了二叠纪末的大灭绝之后，三叠纪早期生物圈逐步复苏。在海洋中，菊石类劫后余生，残存的类群再次繁盛。六射珊瑚取代了四射珊瑚，成了新的造礁生物。双壳类软体动物取代了腕足类，开创了“中生代演化动物群”的新时代。 　　鱼类则以全骨鱼类占统治地位。三叠纪陆生植物群以松柏类、苏类、银杏类和巨大真蕨类植物组成潮湿的沼泽森林，它们是蝾螈类两栖动物和最早爬行动物的猎物。三叠纪晚期，真正的哺乳动物开始出现。。 爬行盛世 邓氏贵州鱼龙Guizhouichthyosaurus tangae Cao et Luo.是我国特有的大型鱼龙类型，全长可达5米以上。时代：晚三叠世，产地：贵州关岭。 这么大啊！ 周氏黔鱼龙-黔鱼龙属 Genus Qianichthyosaurus Li，晚三叠世海生爬行动物，与恐龙同时代的海洋霸主。 贵州龙Keichousaurus sp时代晚三叠世，产地：贵州 软骨硬鳞鱼Chondrostei sp时代:中三叠世，产地：江苏 裸蕨化石栉羊齿、古羊齿、蕨类 海百合-海底花园.展示了28块大型海百合化石。 在距今约23亿年前，贵州关岭的海洋里有一片片的茂盛“海底花园”这些花园由海百合群形成，它们的根固着在漂浮的大型浮木上，倒垂在水中，营假浮游的生活方式，通过滤食水中的有机质颗粒取食。 海百合不是植物，是一类棘皮动物。它们最早出现于寒武纪，直至现代的海洋中仍可见它们的身影。海百合具有似牵牛花形的冠部，上面布满了小块的骨板，中间有供水流通过的沟。 　　关岭动物群中的海生爬行动物和鱼类就生活在这些“花园”之下，并一起在岩石中保存了下来，形成了这面壮观而独特的海百合墙。这面墙总面积约18m2米，中间的四件爬行动物化石从左至右依次为:黔鱼龙，新铺龙，楯齿龙，新铺龙。 热河生物群 中生代的热河生物群是一个举世罕见的化石宝库，距今约一亿三千万年，在亚洲东部广泛分布。热河生物群对于探讨鸟类、真兽类和被子植物的起源和早期演化，研究当时的古地理、气侯、环境都具有重要的科学意义。馆藏的中华龙鸟、辽宁古果等模式标本堪称国宝。 　　孔子乌 Confuciusornis、潜龙Hyphalosaurus 凌源潜龙Hyphalosaurus lingyuanensis（脊索动物门,蜥形纲,离龙目,潜龙科）时代：早白垩世，产地：辽宁凌源 Nilssonia sinensis（上）北票鲟 Acipenser sinensis （左） 细小矢部龙Yabelnosaurus Tenuis（中）、密叶松型枝 Pityocladus densllollus产地：辽宁，时代：早白垩世。 橱窗陈列的部分化石 鸟的起源与演化 中华龙鸟:震惊世界的发现 这只明星恐龙生活在距今1.25亿年前，化石产自我国辽宁省。1995年，辽宁省朝阳市四合屯，一位农民上山耕种，无意间发现灰白的岩石当中，惊现一块外形奇特的化石骨骼，随石板劈开，保存为凹面和凸面两块。两块化石被分别送至了北京的中国地质博物馆和南京地质古生物研究所。时任中国地质博物馆馆长季强研究员与团队对该化石标本进行了研究。当时国际上还没有哪个国家发现过带毛的恐龙化石，专家们纷纷认为这可能是一种长相酷似恐龙的“鸟”，原始中华龙鸟(Sinosauropteryx prima)这个名字也由此而来。 只浑身长毛的恐龙，它的出现让科学界为之一颤。成为最具颠覆性的恐龙。过去认为恐龙都是身披鳞片的，而身披原始羽毛的中华龙鸟的发现彻底改变了这个认知。 　　中华龙鸟不是鸟类，而是一种兽脚类美颌龙科恐龙，它是人类第一次发现的长有毛发的恐龙，其毛发与鸟类羽毛具有同源关系。中华龙鸟也是第一件被复原了毛发颜色的恐龙。 龙舞九天---翼龙 中生代的天空霸主翼龙会被误解为“会飞的恐龙”，但它们实际并非恐龙，而是与恐龙有着共同的祖先。 翼龙是第一类用自身动力翱翔蓝天的脊椎动物。翼龙的出现比恐龙稍晚，且与恐龙一样也是绝灭于自垩纪末期。翼龙的独特之处在于，前爪第四指加长，变成了飞行翼指，形成能够飞行用的翼膜。迄今为止，世界上已经发现并命名了超过240个属的翼龙化石。 　我国辽西的燕辽和热河生物群,也发现了大量的翼龙化石,目前已定名属种超过40种。部分化石标本：上图左：李氏凤凰翼龙（Fenghuangopterus lii）由吕君昌等于2010年命名。时代：中侏罗世，产地：辽宁建昌县。上图右：具冠华夏飞龙(Huaxiadracolcorollatus)时代：早白垩世，产地：辽宁。 模块达尔文翼龙Darwinopterus modularis时代:中晚侏罗世，产地:辽宁建昌 吕氏务尔哈赤翼龙Nurhachius luei 时代:早白垩世，产地:辽宁。（命名为吕氏努尔哈赤翼龙，以纪念为世界翼龙研究做出卓越贡献的中国地科院地质所已故研究员吕君昌博士） 山旺生物群 含丰富的动植物化石，其中植物化石包括藻类约有160余种，动物化石主要有鸟类、爬行类、两栖类、鱼类和昆虫类等。山旺化石不仅种类繁多，而且保存完好。山旺地层形成于湖泊环境，生物群反映当时的气候温暖而又湿润，适合生物的生存和繁盛。 蝉Cicada sp、梧桐属蓇葖果Firmiana sinomiocenica 时代中新世 <div>硅藻土Diatom 中新世 </div>保存化石的硅藻土地层（一种硅质岩石）薄而细，且层次分明，它们重叠在一起，好像厚厚的书籍，被称为化石“万卷书”。 （九）、新生代： 古近纪、新近纪、第四纪和第四纪气候展墙、展台以及大型绘画和大型骨架化石。。 和政生物群 自上世纪50年代开始，甘肃和政境内的新近纪红土层和第四纪地层中。发掘出土了大量的远古时代的古动物化石。 　　专家确认：“和政发掘的化石，是举世罕见的铲齿象和三趾马动物群化石，其数量远远大于整个欧亚大陆已知同时代的任何一个地点的采集数量，在全世界是少有的”，具有极高的科研、珍藏和展览价值。 　　政地区其发育良好的晚新生代连续沉积地层和丰富的古动物化石成为了研究地球演化历史与探索地壳巨变的地学百科全书，填补了这一时期我国古生物学界的空白。 　　它跨越地质时间三千万年，由四个生物群群组成,分别代表了从晚渐新世到早更新世四个不同自然环境，见证了青藏高原逐渐隆起的过程。 南京直立人 我们来到了大型溶洞，南京直立人头骨模型等展区，这里介绍了南京直立人在人类演化历史上的地位等。 　　1993年发现王南京东郊汤山的葫芦洞。葫芦洞位于汤山镇西雷公山北部的汤山北翼。洞内呈近东西向延伸的葫芦状，故被命名为葫芦洞。 　　葫芦洞的发现对于研究中国古人类分布演化，以及更新世人类生存环境，特别是长江中下游的环境，具有重要的历史价值和科学价值。 南京直立人头骨复原模型 洞内出土了震惊世人的古人类头骨化石，以及50种动物化石。 葫芦洞内的部分动物化石。 （十）、达尔文实验站 馆内的达尔文实验站是国内仅有的两个专业的化石修复实验基地之一，另一个在北京中国古动物馆。 　　小外生走进了达尔文实验站，尝试了修复化石的体验。用自已的双手完成了一枚三叶虫化石的清理和修复，获得了一枚属于自已的真正来自4亿年前的化石，这真是获得意外惊喜。 　　自己亲自修复的三叶虫化石王冠虫，爱不释手。 结束语 一代又一代的生命前赴后继，演泽了一系列惊天动地的进化事件，铸就了精彩绝伦的生命传奇。演变和进化还在继续，已知的和未知的生物世界中，还有更多的奥秘还需要人类不断去研究探索。传奇故事还在继续… 感谢建平老同学的热情陪同。谢谢大家！ 2023.10制作，2024年春节后修改完稿。