龟甲

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TUhjnbcbe - 2024/7/15 16:29:00
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海洋,浩瀚深邃,悠远神秘。人类自诞生起,就开始了对海洋世界的探索。

无垠的蔚蓝色深处,隐藏着无数谜团,这其中,“海怪”的传说一直吸引着人们。

2亿多年前,我国西南地区曾是各种“海怪”的家园,那里曾生活着地球上第一批海生爬行动物。经过千万年日月轮回,地质变化,“海怪”们的遗骸被封存于莽莽群山之间,形成化石。

如今重见天日的化石中,“海怪”庞大身躯,支离破碎,几乎与岩石融为一体……

有这样一群人,先于科研人员接触化石,用一双巧手,日复一日,精细修理,将远古生物从岩石中“解救”出来,还原它们的身体结构……为一个个惊世的科研发现打下基础。

丁今朝(左一)

丁今朝,便是其中之一。修理“海怪”的化石,是这位中科院古脊椎所化石修理师主攻的领域。二十余年光阴,很多经他修理的化石成为经典杰作,闻名于学界。在他看来,用双手“对话”远古生物,让埋藏于坚硬岩石中的“海怪”们重现天日,一生只做这一件事,足矣。

“摸骨”入门

北京市怀柔区雁栖湖畔,一座小院里,几间厂房坐落其间。这里是中科院古脊椎所的工作站,里面收藏着大大小小各种门类的化石标本。

戴上口罩、打开显微镜、拿起雕刻笔,笔尖飞速转动,发出“滋滋”声……在一间修复室内,聚光灯下,丁今朝定气凝神,熟练地操作着。操作台上,一块深灰色的石灰岩里,与岩石颜色相近的骨骼显露出来。

“所谓‘修理’,就是将生物化石从其围岩中充分暴露出来的过程。”丁今朝的手停留在化石上,仿佛在与一位老朋友对话,他轻轻拂去打磨掉的岩石碎末,认真地说道,“合格的化石修理,是一项犹如显微外科手术般精细的工作。”手中的气动雕刻笔,相当于“手术刀”,通过调节风量的大小,将包裹在化石外面的围岩打掉。由于岩石坚硬、化石和围岩反差很小,石灰岩中脊椎动物化石修理是世界古生物学界公认的技术性难题。丁今朝却能用普通的工具,完成精准度要求极高的“手术”。

“拿到一件化石,首先要了解它的产地、地层,大概属于什么类别,了解这些之后,才能清楚把握这个化石的准确信息。”丁今朝说,摸清化石中生物的身体结构,是修理工作的第一步,一定不能忽视,“整体的框架心里有数了,修理的时候才能得心应手。”正式修理时,从生物骨骼裸露出来的地方入手,如果整体都被岩石包裹,就从腿部或骨骼比较突出的地方开始,一点点延伸下来。

“这么多骨头,怎么知道哪儿是哪儿?”

丁今朝笑着捧起一块即将完工的海生动物化石,细细解释道:“现在这块化石清晰地呈现出头骨、脊椎及肢骨等,几乎都是完整的,可是我们刚拿到它的时候,这些细节都是看不见的,只能在外表的岩石上大致看出骨骼的突起,我们就根据这些突起的部位,判断生物具体的身体结构。”他进一步解释,例如一条单独的较长的“突起”,一般来说不是脖子就是尾巴,“对生物结构更了解一些的话,就会知道,脖子肯定要粗壮一些,尾巴要扁、细一些……”

说起化石修理技术,原本腼腆含蓄的丁今朝好像变了个人,总有讲不完的话,眼睛里闪着光。其实,初次接触化石时,他甚至不知道自己到底要做什么……

丁今朝在西藏札达盆地进行野外考察

年冬,刚刚高中毕业的丁今朝离开四川老家,来到北京,经熟人推荐,进入中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,跟着师傅王海军学习装架、标本复原、模型制作。“当时对这份工作根本没有概念,人家只是说要能坐得住、有耐心,我觉得自己可以试一试,就来了。”丁今朝回忆道。

化石修理,第一步先从“认骨头”开始。

刚到古脊椎所的几个月里,师傅每天都会拿来各种各样的化石骨骼,让丁今朝用手去触摸、感受。这些骨头来自生物身体的不同部位,最开始,师傅给他的骨头比较完整,还相对好认,等他慢慢熟悉了生物的结构,师傅就会时不时出点儿难题,给他一些更残破的骨头,让他分清每段骨头都来自什么部位……

通过一次又一次的触摸,手中的感觉化作记忆,深深烙印脑海中。“到最后,随便拿起任意一段残缺的骨头,就要立马反应出这段骨头是哪一位置的,整块骨头大概有多长。”丁今朝说,“摸骨”累积的经验,被他一直沿用在每一次实际操作中,只要看到某种生物结构中的某一段骨头,就能“脑补”出这段骨头长什么样,甚至生物的整个身子长什么样、大概多长,“如此,生物结构的概念就清晰了。甚至对之后的化石修理和野外采集都有很大的帮助。”

除了“认骨头”,丁今朝还要学恐龙骨架的复原。由于年代过于久远,恐龙化石很难保存完整,大多数恐龙的骨头需要化石修理人员进行补配,再组装成一件完整的骨架。“那些缺失的骨头,都需要我们自己补。”丁今朝进一步解释,“师傅会指导我们,要根据生物结构左右对称的原则,将保存下来的一侧翻模后等比例复制,补配出缺失的一侧。”

此后的三年间,丁今朝不断在实践中磨炼着自己的技术。他曾先后参与国内多家博物馆等馆藏机构恐龙化石的修复、装架及模型制作;其间还为古脊椎所内多个课题组修复大量恐龙化石,其中最著名者如热河生物群中的意外北票龙、辽西鹦鹉嘴龙等。

解救“海怪”

在丁今朝的办公室里、标本库房周围,随处可见各种各样不同类型、不同保存状态的化石。这些,都是他最珍爱的宝贝。

自年起,丁今朝加入贵州课题组,主要从事云南、贵州三叠纪海生爬行动物化石的修理。“运用专业修理工具,把埋藏于坚硬石灰岩中的两亿多年前的‘海怪’们‘解救’出来,让它们重现天日。”这是丁今朝最热爱的事情。近二十年来,他先后修理出东方恐头龙、萨斯特鱼龙、混形黔鳄、李氏云贵龙、半甲齿龟、奇异滤齿龙等闻名于学界的珍贵标本,发表于国内外顶级学术期刊,成为了学术经典。而在众多标本中,半甲齿龟的修理过程留给他的印象最为深刻。

半甲齿龟

年5月,中科院古脊椎所研究员李淳交给丁今朝一件据称是“楯齿龙”的标本。“这件标本长约50厘米,当时几乎完全被包裹在围岩中,仅能观察到它若隐若现的大致轮廓。”依据经验,丁今朝看得出这标本的甲壳不是楯齿龙类常见的圆形结构,而且不甚规则,甲壳两边像有张开的对称的骨板。

“当时我推测,如果真是楯齿龙,这至少也是一个未知的新属种!”职业本能让丁今朝感到既紧张又兴奋。

出于对标本的珍视,手下的活儿自然就更加精细。丁今朝借助体式显微镜观察并用气动雕刻笔修理,把笔尖震动调到最小频率,“这样一点一点雕磨,确保不在标本上留下一丝磨损的印痕。”丁今朝回忆起当时修复的细节,由于标本表面凹凸不平,为了保险起见,他从化石埋藏较浅、容易暴露的地方入手。标本左前肢骨成了最先开始“动刀”的地方。

半甲齿龟

随着修理的慢慢推进,丁今朝发现这只生物的指骨关节和钩状“爪尖”与以前修过的几种楯齿龙相差甚远。难以按捺内心的激动,他立即将这一情况告诉课题组研究员李淳。

当李淳见到这件标本时,一时惊讶得说不出话来,他用右手食指在左手虎口来回划拉几下,好像在回忆什么,突然声音颤抖地说:“可能……应该是龟!”激动之情溢于言表。

半甲齿龟复原图

虽然不是研究人员,但凭多年修理过各类标本的经验,丁今朝也立刻认识到,正如李淳所言,这件来自贵州关岭的化石,无疑是当时已知的时代最早、最原始的龟类。李淳告诉丁今朝,他从小学起就饲养过不少于10种现生龟类,在与这些爬行动物面对面接触与交流中,对它们的形态、生活习性甚至一举一动都了如指掌,以至于见到眼前的化石标本的那一刻,甚至都有“通感”。“原来他每次为大头平胸龟换水时,龟奋力挣扎,前爪在他虎口边缘划过的情形,让他难以忘记。”回忆当初,丁今朝的心中仍保有一丝激动,“标本上那个黑色钩状指节,与平胸龟的前爪末端指骨的形态何其相似!”

经过几个月漫长而紧张的修理,化石的其余部分陆续呈现:甲壳部分光滑而平坦,头骨只有成人拇指大小,并且上下颌有细如针尖的牙齿。研究人员初步鉴定后,确信这是一件史前的龟类化石,并且是腹面保存。这就是后来著名的半甲齿龟。

追求极致

随后,又有两件同类标本陆续交给丁今朝修理。

“其中一件是被化石爱好者们认为保存不好的古怪楯齿龙,其实也是腹面保存的半甲齿龟化石。因为进行过人为的修理和打磨,腹面的结构有所破坏。”丁今朝说,为了便于更细致、深入的研究,了解背部的形态结构特征,课题组决定对标本进行“三维立体式”修理,即去除所有围岩,只留下骨骼化石。

“这给我们带来不小的挑战。”丁今朝说,海相灰岩十分坚硬,且化石与围岩的质地和颜色十分接近,所以灰岩化石标本难以修理已是业内共识,这也成为国内外众多学术团队研究工作的制约性因素之一。这类化石在形成过程中受到极大的压力,以致骨骼几乎被压成扁平。若想进行立体修理,难度可想而知。

丁今朝在云南丽江为边屯博物馆淳信龙化石进行修理和保护。

为求保险,丁今朝先将标本进行清理和加固,用湿棉纸将化石和围岩覆盖,使之与石膏底托隔离,再翻过来在显微镜下进行“外科手术”般精细的修理。

经过几个月的努力,龟甲表面的雕饰、骨片间的接缝、细小的血管和神经孔……这些化石的细部结构最终一一显露出来。“也得益于这样的修理,标本背部的结构一览无余。”可见当时龟类背部的甲壳才刚刚开始出现,而且背甲的雏形与肋骨和脊椎的特化有显著的关联。这为龟甲的起源提供了直接的证据。

另一件送来的标本是野外踏勘时老乡从山上拣回的“破鱼头”,丁今朝解释说,其实这就是半甲齿龟的几块零散的腹甲甲片和头后骨骼。而这件标本最终确定了半甲齿龟具体的产地和层位,同时还补充了前两件标本没有保存的一些特征。

年底,这三件不仅具有牙齿,而且背甲发育不完全的标本被研究人员命名为“半甲齿龟”——世界最原始的龟类化石。研究论文发表于英国《自然》杂志,引起学界极大的

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