榆社化石的发现及意义
来源:地质公园2020-12-04 16:55
榆社化石发现的意义
(中国科学院古脊椎动物和古人类研究所 邓涛)
今天,我很高兴在榆社——这个化石之乡做关于榆社化石的讲座。为什么要做这个讲座呢?因为榆社这个地区对于我们研究化石(也就是我们后面提到的龙骨)的发现和科学上的价值都具有非常重要的意义。首先,我们要特别感谢榆社的父老乡亲,因为在将近一百年的时间里,我们的老百姓在生活、生产中发现、收集、整理和保护了这些化石,为我们研究提供了极其丰富的材料。我今天在这里给大家讲榆社化石,实际上,大家对榆社化石可能比我更了解,因为你们生活在这片土地上,很早就接触榆社化石相关的东西。(中国科学院古脊椎动物和古人类研究所 邓涛)
我们先来了解一下什么是化石。我们在榆社,特别是比较偏远的山村,做田野考察时,如果对老乡说“化石”,可能有的人不太清楚你说的是什么东西,但如果说“龙骨”,大家可能有这样一种比较粗浅的认识:龙骨是从地里面发现的像骨头一样但很重的东西。龙骨这个词在中国古典籍里很早就有了,那么在古代,龙骨是用来做什么的呢?它是一味中药。如果大家去中药店,就会发现很多药匣子,其中一定有一个匣子上面写着“龙骨”二字,这说明龙骨作为一种中药是有很悠久的历史。那么为什么要把这种地里面挖出的骨头叫做“龙骨”呢?那是因为在古代,人们的科学知识比较缺乏,在地里面发现很大、很奇怪的骨头,想象不出那是什么东西,而且它和我们在墓葬里面发现的骨头又不一样。我们在地里面或墓葬里面发现的几百年或几千年的骨头是很轻的,而这个龙骨非常的重,因为它经过漫长的岁月,已经变形了,成了石头。因此,科学上,我们给它取名为化石,而在民间则通常称为“龙骨”。关于龙骨,还存在着这样两种说法。第一认为龙骨与传说中的龙有关系。当然,现在大家知道龙是一种传说中的动物,并没有这样的动物存在,既然没有这样一种动物存在,也就不可能有这样动物的化石存在了,但是在古代,老百姓虽然都没有见过龙,但在他们的精神世界里,龙却是实实在在存在的,而且非常神圣,那么对于这种地里面发现的奇怪的骨头,无法解释,便联想到龙。这大概就是龙骨一词的来源吧。第二认为龙骨与恐龙有关。恐龙是一种绝灭的动物,那么龙骨是不是恐龙的化石呢?实际上也不是。龙骨这个词比恐龙这个词的历史要早的多,大概在两千多年前的中国古典籍中就已经出现了“龙骨”这个词,而恐龙是大约十八世纪英国人最早发现了一种体形巨大的爬行动物的化石,取名为DI-NOSAUR,翻译成中文就是恐龙。所以说龙骨第一和龙没有关系,第二也不是恐龙的化石。
那么龙骨究竟是什么东西呢?实际上,是一些远古的哺乳动物骨骼的化石。大家对哺乳动物是比较了解的,比如说人的小孩要吃奶,家畜马、牛、羊的幼崽也是吃奶,因此,这些动物就是哺乳动物;再比如小鸡吃奶吗?不吃。鱼吃奶吗?不吃。那么,鸡与鱼就不是哺乳动物。所以,哺乳动物一个最重要的特征就是吃奶。实际上,在榆社发现的龙骨就是哺乳动物骨骼的化石。这里,我给大家展示几种比较典型的哺乳动物的化石。第一个是在榆社比较有代表性的动物三趾马的头骨化石。我们为什么把它叫做三趾马?有农村生活经历的人就知道家里养的马、驴、骡只有一个脚蹄子,三趾马是今天的马、驴、骡的祖先相近的类型,却有三个脚蹄子。第二个是犀牛化石。大家知道在中国已有一百年没有发现犀牛的踪迹了,只是报道在西双版纳发现过,但没有实物证据。如果谁说在中国发现了犀牛,大概要比陕西农民造假华南虎还要轰动,但在榆社地区,和三趾马化石一起被发现的还有很多犀牛的化石,这说明犀牛在中国曾经是很繁盛的。第三种动物化也是很有代表性的,局势在榆社发现的剑齿虎化石。为什么叫剑齿虎呢?就是因为它上面的犬齿非常巨大像剑一样。最后是长颈鹿的头骨化石。我们知道长颈鹿只生活在非洲,但是在榆社发现了许多长颈鹿的化石。
上面讲的这些动物化石在今天都还能找到和它们有亲血缘关系的动物。剑齿虎跟今天的老虎有很亲近的关系,长颈鹿跟非洲的长颈鹿有血缘关系,而马、犀牛在今天也可以找到它们的近亲,但是我们看到这些动物化石和它们今天的近亲已完全不一样,这就是进化。这里还有一个重要的问题。你到老乡家,问龙骨,他知道;问龙牙,他也知道。那龙牙是什么东西呢?龙骨和龙牙是什么关系呢?其实龙牙和龙骨不是两个独立的东西,龙牙只是广义的龙骨里面一个特别的部分,就是哺乳动物化石的牙齿化石。为什么要把龙牙单独列出来说呢?大家都知道牙齿包括我们人的牙齿是生物体内比较硬的部分,比骨头硬的多,更不容易被风化掉。一个动物的骨骼在地下埋了几百万年甚至几千万年有可能骨头没了,而牙齿还在。所以说,我们找到牙齿的机会比找到骨头的机会要多一点,但是牙齿只是整个骨骼的一小部分,毕竟数量少,所以也更加珍贵一点。还有一点,老百姓为什么要把龙牙单独收集起来呢?我们知道它最早是作为一种中药,那龙骨与龙牙的药用价值是不是不同呢?我们不太清楚,但从研究化石的角度看,龙骨和龙牙的成分的差别不是那么的大。主要原因是药材收购站骨骼的价格要比牙齿的价格便宜的多。以前,一斤龙骨卖两毛钱而一斤龙牙可以卖到一块钱,因此,老乡发现挖出的化石有牙齿的话,就把它敲下来,分开,然后分别以不同的价格卖到药材收购站。但是在化石研究领域,牙齿确实是研究动物化石极其重要的部分。大家都有这样的经验:你要去买一匹马,要看它的年龄,那怎么知道呢?大家可能比我更有经验,就是看它牙齿的磨损情况,根据磨损程度来判断年龄。动物的牙齿跟它吃的东西有非常密切的关系。因为它们吃的东西不同,所以它们的牙齿必然不同。动物的骨头虽然也是不一样的,但差别是简单的。拿一块骨头,我可能不容易分辨是马的骨头还是猪的骨头;拿一颗牙齿,一看就知道是马的牙齿还是猪的牙齿。对于老乡来讲,牙齿与骨骼的价钱是不一样的;作为科学研究,牙齿化石提供的信息要比其它骨骼多的多。因此,科学上也更加重视牙齿的价值。这里给大家展示几种动物的牙齿化石。第一是刚才提到的犀牛的牙齿化石。这是犀牛的上牙,旁边是犀牛的下牙。大家看一下,它们完全不一样,上牙是方形的,而下牙是长方形的。第二是早期猪的牙齿化石。第三是一种已经绝灭的叫ZHANGSHOU的动物的牙齿化石。这种动物是长着爪子的,大家也许认为长爪子的动物就是食肉的,其实并非如此。下面这种化石也是一种长爪子的动物的化石,却是食草的。
通过前面的介绍,我们了解到化石里面有很多奇怪的东西,这也就是今天人们很喜欢到化石博物馆看这些化石的原因。通过博物馆内的化石,我们了解了今天一些活的动物的远古祖先的一些形态特征。他们之间保留了一定的相似性,但确实是不一样的。例如长颈鹿,我们知道,最大的特点是脖子长,站起来的话,脖子有5米长,可是在榆社及其它的地方发现的早期长颈鹿的化石只有5米高,脖子远远要比今天的长颈鹿的脖子短,但已经是长脖子了。那么最早期的长颈鹿是什么样子呢?是不是跟不长长脖子的动物差不多呢?这个还不太清楚。这就需要我们古生物工作者在包括榆社在内的地区不断的考察、发掘,也希望大家在工作和生活中发现什么化石线索的话,能尽快提供给当地的专门机构,如文物局或博物馆。也许你的一个线索就意味着科学上更加重要意义的发现,能够解决科学上很多的难题。
刚才,我们一直是以动物的局部分化石来说明问题,例如头骨化石、牙齿化石,如果能在地下发掘出完整的动物骨架,例如榆社博物馆的大唇犀骨架化石,那是再好不过了,但一般情况下,很难发现这样完整的骨架。这就需要通过科学研究,一块一块来识别,它是哪种动物的骨骼化石,是哪种动物的哪部分的骨骼化石。当全部识别出来之后,我们就把这些零散的化石装订在一块,复原到它们原来的样子。大家看这幅关于长颈鹿、犀牛和三趾马三种动物的复原图:
一只长颈鹿正在吃着高树上的叶子。大家看《动物世界》宽阔的非洲草原上,稀稀拉拉的金合欢树,别的动物都没有办法吃到金合欢树叶,只有长颈鹿可以。早期的长颈鹿没有现代的长颈鹿那么高,但已经比其它动物有优势,亦可以吃到比较高的树叶,所以生态复原时,我们把长颈鹿做成了这个样子。这个是远古犀牛。通过它的牙齿和骨骼化石,可以知道原来它是很矮胖的动物,比今天的犀牛的腿还要短,肚子几乎贴到地面,可以想象他的运动能力是很差的。再看旁边的三趾马,我们把它复原以后,发现它是一种腿非常长的动物,有快速奔跑的能力。这些都是通过研究零散的化石得到的,我们假想一下长颈鹿、犀牛、三趾马都正在吃草,这时一只剑齿虎悄悄的袭来,他们是没法和它打斗的,只有两种办法:一是像三趾马那样很快的逃跑,二是如犀牛一样有很厚的皮肤、锋利的角和牙齿。当然,它的皮肤很难保存下来,但是我们可以通过它的骨骼结构来判断。所有这些知识的获得,比如大家看动画片,可能要问那些动画片的制作者为什么要把远古动物做成这个样子呢?他们统统都是根据古生物学家研究化石得到的结论进行创作的。那么这些结论从哪里来的呢,就是古生物学家通过对包括榆社在内的许多地方发现的化石进行研究得到的。
现在,我们详细讲解一下动物的分类。大家刚才可能注意到我所在的单位是中国科学院古脊椎动物和古人类研究所。我们单位主要是研究恐龙、剑齿虎等古脊椎动物和古人类如北京猿人,这两个研究方向都跟榆社有关系。我们在榆社发现了许多哺乳动物和爬行动物的化石,虽然还没有发现古人类的化石,但发现了许多石器。远古的祖先是不会用今天这样高等的工具的,只会把石头进行简单的加工。这些工具的存在使大家相信榆社曾经是我们祖先繁衍生息的地方。我们知道动物分为两大类:一是无脊椎动物,例如昆虫、蜻蜓,它们有骨头吗?没有。无骨头的动物就是无脊椎动物;二是脊椎动物。大家都知道人有一个脊椎,有脊椎骨,像人一样有脊椎和脊椎骨的动物就是脊椎动物。脊椎动物包括:一是鱼类,榆社也发现了鱼类化石;二是两栖动物,比如说青蛙,既可以在岸上活动又可以在水里生存;三是爬行动物,如蛇、恐龙,它们的特点是产卵。它们跟青蛙产卵有什么不同呢?青蛙的卵必须产在水里,而爬行动物的卵一般产在陆地上阳光充足的地方,因为爬行动物的卵有一个非常硬的外壳,可以起到保护作用;四是鸟类,鸟最重要的特点是能飞行;五是哺乳动物,这类动物最重要的特点是吃奶、胎生,但并不是所有的哺乳动物都是胎生、吃奶的。早期的哺乳动物,如澳大利亚的鸭嘴是下蛋且吃奶。18世纪,英国人去澳大利亚考察,发现了这种下蛋且吃奶的动物,就把这种动物的标本带回欧洲。当时伟大的哲学家马克思看到这样的报到时,根本不相信有又要下蛋又要吃奶的动物,但最后科学证明确实如此。因此我们就可以知道哺乳动物包括人都是从产蛋的爬行动物进化而来的,而早期的哺乳动物保留了产蛋的习性。我们再把哺乳动物进行详细的分类:一是食虫类;二是啮齿类,是大家熟悉的一类,如老鼠、黄鼠;三是灵长类,为什么叫灵长类呢?意为万灵之长,通俗的讲人和猴子有共同的祖先,其中一只变成了猴子已经没有了进化空间,不会进化到更高水平,而另外一个分支变成了猿人,如北京猿人,再进化到我们人,但是人和猴子都是灵长类;四是食肉类,大家可能认为食肉类一定是吃肉的,如狼,实际上,并不是所有的食肉动物都是吃肉的,如我国的大熊猫,是吃竹子的,但在分类上是属于食肉动物的,也就是说熊猫的祖先跟狼、熊的祖先具有非常近的亲缘关系,只是熊猫这一支已经特化成吃竹子了;五是长鼻类,在今天只有两种,一种是非洲象,另一种是亚洲象,顺便说一下,非洲象和亚洲象到底该怎么区分呢?实际上很简单,一是非洲象的象牙非常的巨大而亚洲象的象牙则比较小的,二是非洲象的耳朵特别的大,一个耳朵差不多有脑袋的一半大,而亚洲象则小很多,大概只有脑袋的四分之一,但在远古时代,象的种类是非常多的,如果你还没有去榆社博物馆参观,那么以后一定要去参观,在榆社博物馆就可以看到很多种象的化石,有的象牙很长,有的象牙很短,非常丰富;六是偶蹄类,大家想想家里养的羊、牛、猪的蹄子是单数还是双数呢?要么是两个要么四个,那么我们就把这样的动物叫偶蹄类;最后一类是奇蹄类:蹄子是奇数的,如犀牛是三个蹄子,三趾马也是三个蹄子,而今天的马是一个蹄子。
我们再来看一些有代表性的哺乳动物化石图片。
最上面的是一个猴子的化石,灵长类,跟我们人的关系很密切。接下来依次是猎豹、剑齿虎、鬣狗。这些都是食肉动物的化石,在榆社都有发现。下面是一个牛的化石,大家可以看到它的后面是很长的牛角,上面有个角套,拔掉这个套,就可以看到很大的角心,说明当时它有非常大的角。旁边是一个猪的化石,大家可以看见这个猪化石前面有个独角,非常的奇特。今天的猪长角吗?谁家的猪要长角的话,那可真是奇闻,但是在远古时代,就有长角的猪。再过来是一个不长角的猪的化石。接下来是一个羚羊的化石,跟秦岭的羚牛有很近的亲缘关系。过来六组是六种犀牛的化石。下面是一个马的化石,在榆社海眼发现的,和在榆社其他地方发现的马化石是不一样的,榆社其他地方发现的都是三趾马化石,而这个马化石只有一个很大的脚蹄子。后面这个是一个象的头骨化石,通过这个化石,我们可以知道远古时候有一种象是上面有象牙,而下面也有象牙。现在,我们来看这个剑齿虎的化石,保存在榆社博物馆,上面部分是剑齿虎的牙齿,下面部分是一个鬣狗的部分化石,两块化石保存在一块,非常奇特,也许是剑齿虎咬到一个鬣狗时,牙插的太深了,最后两个都死了,埋在一起。下来这个是我们刚才讲的长鼻类的一种——乳齿象的头骨化石,前面的这个位置是长象牙的,可惜的是象牙没有保存下来,但是在榆社博物馆完整的保存着一头剑齿象的象牙,好几米长。这个是犀牛化石。我们说要找到完整的骨架化石是非常困难的,刚才展示的装架都是由零散的化石组合在一起的,但在榆社这个地方直接就发现一个完整的犀牛的骨架化石,而且不是一只,是两只,两只犀牛永恒地重叠在了一块,大家可以想象它们是夫妻呢还是兄妹呢?这个在化石史上的确是非常珍贵的标本。最后是一个原始牛的化石,我们看到这个牛的角非常的大,可是这只是角心,在它的上面还套着更大的牛角,可以想象原始牛的牛角远远比现代牛的角大,这也是我们榆社博物馆非常重要的藏品。这些化石不仅是作为科普,作为参观,给我们提供许多知识和乐趣,更重要的是在科学上为古生物工作者提供了丰富的材料和线索,可以解决古生物学家、古地质学家的很多问题。
那么,榆社这么多的化石是怎样被发现的呢?在科学界究竟有着怎样的意义呢?今天,我们榆社的交通是比较发达的,我开车几个小时就可以到榆社。但是在上个世纪初期,地处太行山腹地的榆社几乎是与世隔绝的,可是榆社的化石就已经受到科学界的高度关注。这其中有什么特殊的原因吗?首先,我要介绍一下在榆社化石发现史上必须提及的三个人:第一位是桑志华,法国传教士;第二是德日进,法国神父;第三位是杨钟健,中国最早的古脊椎动物学家,陕西华县人。
我们为什么要提到这三个人呢?因为他们在榆社化石的发现和研究上起到了很重要的作用。前几天,我去了你们这里的林头村,发现村子里面居然有座教堂。这个很有意思。在这么偏远的地方怎么会有教堂呢?原来两百年前,欧洲的教会派了很多有牺牲精神的传教士到远东包括中国很多地方进行传教。当然,有些地方是比较困难的,比如西藏,人们都信仰藏传佛教,很难再接受别的宗教信仰,但是在中国大部分地区,比如山西、河北甚至四川的凉山,人们的宗教信仰是比较自由的,因此,这些地方就出现了外国传教士,出现了教堂。大家知道传教士是宗教人士,是相信人是由神创造的,不相信进化论,但是那时,西方的教育要比中国发达的多,传教士大都接受过系统科学的教育。他可以不相信人是进化而来的,而相信是由神创造的,但是相信早期的人和现在的人是不一样的。因此,他们在世界各地传播宗教的时候,也注意收集各国地理、自然方面的材料,比如动物的、植物的、矿物的当然也包括化石。那么,在林头教堂里的传教士也可能了解到榆社这个地方有龙骨,并且有一定的发现。当然,传教士不一定专门研究这个东西,但是他会把这些信息报告给他们本国这方面的专家或政府。林头教堂里最早的传教士可能纯粹是个宗教人士。桑志华则是兼传教士和昆虫学家两种身份。他研究无脊椎动物里面的昆虫,并在天津募捐建立了最早的博物馆——黄河白河博物馆,即今天的天津自然博物馆的前身。德日进可以说百分之八十是个古生物学家,同时也是一个传教士。他根据对他包括我们榆社在内的许多地区发现的化石的研究可以感觉出生物是不断进化的,但他的信仰却告诉他所有的生物都是神的创造,所以他的内心是矛盾和痛苦的。杨钟健纯粹是个古生物学家。我们中国人很早就知道龙骨这个东西,可惜的是一直只把它当做一种中药,而没有真正认识到它究竟是什么东西及它在科学上的价值。特别是近代以来,欧美国家的科学技术的发展已远远超过我们。当欧美人在我国各地疯狂收集各种珍贵的化石标本时,中国人还只是把龙骨作为一种中药来使用,所以在包括榆社在内的中国各地就出现了正如这幅早期照片所示的情景:
一个外国传教士或者叫古生物学家雇佣几个中国人帮他们在野外寻找、发掘化石或是以极低的价格从和善而愚昧的老乡手中收购珍贵的化石。现在,我们还是具体看看榆社化石发现的情况吧:
1931年,中国地质调查所技工刘师固来到榆社。他自己并不做研究,为什么要到榆社来呢?因为当时中国的这个地质调查所聘请了一个瑞典人,叫安特森,任矿业顾问。大家应该记住这个安特森。他来中国不只是研究煤矿、铁矿,当矿业顾问,而且对中国文化有极广泛的兴趣。我国非常著名的仰邵文化就是这个瑞典人安特森在河南渑池的仰邵村发现的。他听说在榆社有“龙骨”的出现,觉得这是个很重要的情况,就派这个叫刘师固的技工来到榆社。刘师固到了榆社以后,发现这个地方确实有很多龙骨的线索,回去以后,就报告了这个消息。1932年,法国传教士兼古生物学家德日进和中国最早的古生物学家杨钟健来到榆社考察。他们很快发现榆社化石具有非常重要的意义,因为它们代表一个特殊的地质时期。哺乳动物的化石在中国很多地方都能找到,比如山西保德,但是大部分出土化石的年限是700万年到800万年前的化石分布地点非常的多,而530万到350万年间的化石分布地点非常的少,而恰恰在榆社找到了,而且数量大、种类多。1934年,桑志华和另外一个传教士汤道平专门到榆社驻扎下来,就住在上面提到的林头教堂里面。他们在林头周围发掘化石,同时还在周围的二、三十个村子收购化石。银郊、北海、沤泥洼、张村等地区都是桑志华他们集中收集化石的地方。到他们在榆社工作结束的时候,他大约收到2300多件很好的标本。这些标本都被运到天津,收藏在黄河白河博物馆,作为德日进、杨钟键等科学家研究的材料。他们很快就发表了许多关于榆社化石的著作,并且是以外文发表的,英文、德文、法文等。因此,榆社化石很快就在世界科学界受到了重视,因为在世界上都很少见的530—250万年间的化石在榆社找到了,而且非常丰富。这个消息也引起了一个非常有钱的美国人福莱德的兴趣。他就雇佣了一个瑞典人新常富来到榆社,从1935年到1939年一直收集化石。这些化石都被运到美国去了,现在保存在美国纽约自然历史博物馆,这个世界上最大的博物馆。
1949年解放以后,中国科学院专门成立了古生物与古人类研究所,很快就到榆社长期开展工作,从1987年开始,中国科学家多次和美国、英国、日本、加拿大、英文、德文等文字出版了很多专门的著作。在解放前对榆社化石研究的基础上,我们又进一步了解了榆社化石的情况。
刚才我们讲了榆社化石发现的历史,现在我们讲一下榆社化石的科学意义。
首先,我想顺便讲一下化石发掘的一些基本常识。假如榆社老乡在野外发现一个龙骨,并把它交给我时,我并不知道它是从哪里捡到的,老乡可能会告诉你是什么什么地方捡来的,比如说北海,但是白海这个地方很大,究竟是从什么地方发现捡来呢?我们知道地球演变的过程中形成了不同的地方,那么这个化石到底在500万年的地层中捡到的还是在300万年的地层中捡到的呢?不清楚。因此,我们搞化石研究必须经过科学的发掘。我们要找到龙骨,找到化石,首先要把这个地层揭开。我们看这个图就是地层刚揭开的情景:
这里暴露了很多骨骼,十分的杂乱,那么接下来该怎么做呢?我们的化石发掘和考古发掘类似,基本上有两种办法:一是在发掘现场盖一个房子,像陕西兵马俑一样实行原地保护;二是把它采集到博物馆进行详细研究。首先在原地用石膏盖在化石裸露部分,然后挖开,再用石膏把它包裹起来,然后翻个个儿,再用石膏把它整个包起来,这样骨头之间的相对位置没用变化,成了一整块,把它包起来以后,运回博物馆然后把它再打开,这样就保存了尽可能多的科学信息。大家看着几个化石,就是按照上面的方法保存的。
这个是早期猪的化石,腿很长,和现在的猪不一样,属于鼬科动物,鼬科是什么呢?就是像黄鼠狼一样的吃肉动物;这是个猫科动物的化石,和老虎关系很近;这个是鬣狗的化石。当然,这些都是我们看见的的一些比较大的动物化石,但在实际工作中,我们有时会碰到特别小的动物,如啮齿类中的老鼠,非常小,那么老鼠的牙齿就更小了,肉眼几乎看不见,我们是怎样找到它的化石的呢?我们到了这个发现化石的地点,把这个地方的沙样全部挖出来,放在不同粗细的筛子里,用高压水笼冲洗,把里面的泥土全部冲掉,只把与老鼠牙差不多大的沙子保留下来,然后再做镜下筛选,最后,我们就得到了如图所示的老鼠牙的化石。
正确的方法才能保留更多的信息,才能得到更多的信息,才能更有利于我们的研究。我们接着说这个老鼠牙的化石。我们从这个标尺上可以看出老鼠牙还不到2毫米,非常奇特,与今天看到的老鼠完全不同。而几百万年前,在榆社这个地方就生活着很多这样的老鼠。它在进化史上是有很重要的意义的。我们通过研究得到50万年前的长颈鹿和50万年后的长颈鹿差别不大,根本分辨不出来,而这个老鼠过5万年就完全不一样了,它进化的速度非常快。这就有非常大的意义。根据这样的化石,就可以更好地研究生物的进化。大家知道地球上是从没有生命到产生了生命,从简单的生命到复杂的生命,一直进化到我们人类。
通过这个图,我们知道地球已有46亿年的历史了,大概从38亿年前,开始出现了早期的生命,即病毒。和我们人类相比,它的生命性非常简单,人类的遗传基因有30亿对染色体,而这个病毒只有几百个染色体,后来又逐渐出现了无脊椎动物,最典型就是三叶虫,到后来又有了爬行动物。这里,我们特特别提一下爬行动物,如蛇,和哺乳动物没有什么关系,但是有一类爬行动物就是哺乳动物的祖先。这里,我们要特别提到“银郊中国肯氏兽”。银郊是榆社一个村子的名字。“银郊中国肯氏兽”是一种非常像哺乳动物的爬行动物,生活在距今两亿三千万年,最早是由一个姓肯的外国人发现的,所以就用他的名字命名。在中国其他地方也发现过肯氏兽,但是在银郊发现的这个肯氏兽和别的地方发现的都不一样,因此就用银郊这个村名命名为“银郊中国肯氏兽”。这个化石不仅在榆社博物馆标签上叫“银郊中国肯氏兽”,在北京博物馆有这个照片、有这个标本也叫“银郊中国肯氏兽”,在国外如要放一个这样的照片说明生物进化,也必须写上“银郊中国肯氏兽”这是它标准的名字,可以用不同的语言来写,但必须是这个名字。这个在银郊发现的化石被命名以后,全世界的人要提及这个化石的话,必须提“银郊中国肯氏兽”这个名字,不能用另外的名字,这就是科学上的优先律,谁优先给它取了名字就再也不能改变了。这个白海狐,是在榆社白海发现的,是一个美国人从保存在纽约自然博物馆的在白海发现的化石里面发现了这个很特别的狐狸化石,就给它起了个名字叫“白狐狸”白狐狸是一种生活在距今500万年的很原始的狐狸。白海这个村子,也许有的榆社人可能不知道,但在古生物研究领域几乎是无人不知,无人不晓。上面,我们只是讲了两种用榆社地名的命名的化石,其实还有很多化石都是以榆社地名命名的。但由此足以说明榆社化石在世界古生物进化研究领域是具有非常重要的地位。
接下来,我们看看榆社化石在研究古代环境演变方面的意义。今天,大家对这个环境是比较重视,首先是污染问题,还有一个全球变暖。在地球演变的过程中,有时可能会出现很冷的时期,也可能出现很热的时期,那么全球变暖究竟是人类活动所造成的还是地球自身演变的结果呢?我们也一直试图从化石中寻找答案。这是中国新近纪一个时期的化石分布图。
这个很密集的区域就是榆社。在中国发现化石的地方很多,比如西部的一大片,中国南方东南一大片,都没有发现530万—250万年间的化石,而在榆社却大量出现了这个时代的化石,这注定榆社化石在研究古代环境演变中不可或缺的地位。
前面,我们讲过榆社大量发现三趾马化石,那么三趾马生活的环境和今天榆社的环境一样吗?三趾马化石在榆社不同的地层都有发现。首先,我们来看看马会组、高庄组和麻则沟组的情况,这三个组都是用榆社小村子的名字命名的地层名。
研究发现三趾马时代的生活环境跟今天的环境是完全不一样的。那时候,榆社是一个非常开阔的草原,有河流,有少量的树木,没有森林,气候比较湿润。我们再来看看海眼组。
海眼组发现的马化石和上述三个组发现的马化石已经完全不一样。那三个组发现的都是三趾马化石而海眼组发现的马化石和今天的马已基本一样了,脚上只有一个很大的脚蹄子。这个时候的环境和上述三个组的环境相比,已经发生了很大变化,变得非常干燥。我们知道榆社也是黄土高原的一部分。黄土高原上的黄土是什么时候开始形成的呢?就是从海眼组这个时间,大概距现在有250万年,开始出现了粉尘、沙尘和沙尘暴,并逐渐沉积下来,形成了黄土高原上的黄土。那么根据这些材料,我们就可以把每个地点和每个地层化石所反映的生态环境复原出来,然后在中国这个图上就可以知道在某个时期,那里是草原,那里是沙漠,那里是海洋;某个地区,比如我们榆社,在马会组或高庄组,是温暖湿润的,而在海眼组是寒冷干燥。因此,我们从化石就可以研究出自然变化的过程,比如榆社及周边地区,它生态环境的信息就是榆社化石及相关的地层带来的。通过化石,进行环境演变的研究,让我们了解到远古时代是个什么样的环境,是一个怎样的变化过程。
这是一张中国新进纪(2300万——250万年)重要哺乳动物的群地点图,我们可以看出其中最有代表性的地点中有五个是在榆社。第一个是麻则沟;第二个是高庄;第三个是城附近的贾峪村;第四个是县城东南面的后垴;第五个是大南沟。这个在地质年表上具有非常重要的意义。也正是这几个地方发现了可以标志一个时期的动物化石才使我们榆社的这几个小村子的名字成了地质年表上一个时期的名称。当然,更重要的意义在于,先举个例子:我们中国人要说古代的事情,不会说这个年代是公元多少年多少年,而说汉代怎么样,唐代怎么样,后赵石勒那个时代怎么样,都不清楚它究竟是公元多少年多少年。人类是在大约100万年出现的,那么在人类之前是不可能有任何的,如文字、图像,记录的,但是我们搞地质研究,不能说3000万年怎么样,500万年怎么样,所以为了研究的方便,给每个时期都用这个时期的代表性的东西或者是能标志这个时期的东西取了名字,比如说新近纪就代表了2300万年到250万年之间。在古生物研究领域,人们都知道在榆社发现了530万——250万年的哺乳动物化石,而其他地方没有或者很少,于是科学家就把530万年到250万年之间起了个名字就叫做“榆社期”,也就是说,我们一提到榆社期,就知道指的是530万年到250万年,而且不光搞古生物的人知道,只要是需要这个地质年表的人,如搞地质历史的,都知道榆社期代表了530万——250万年。随着研究工作的深入,我们进一步发现榆社期还可以分为两个时期,因为我们发现榆社期的早期和晚期还不一样,于是就把榆社期分成两个时期,并也分别用它们代表性的地名来命名:530万年到340万年期间叫做高庄期和麻则沟期。
最后,我们来看看这个国际地质年表:
关于340万年到250万这个时期,表里面特别注明在北美洲有它的名字,在欧洲有它的名字,但在中国及整个东亚它就叫麻则沟期。因此,榆社化石不仅为生物进化研究提供很重要的材料;其次可以根据榆社化石了解过去气候环境的变化;更有意义的是由于榆社化石的特殊性使得榆社及榆社的村子成了地质年表上的一部分。
最后,我们总结一下:榆社的化石有很久远的发现史,而这个发现犹如横空出世一般在科学界产生了空前的轰动。我们通过对榆社化石的研究,填补了生物进化链条上530万年——250万年这个空白,更清楚的了解榆社及周边地区环境的特征及变化,更重要的是科学界不仅用银郊、白海等地名命名一些动物化石,而且用榆社这个名字命名一个很重要的地质时期。实际上,从很早的时候开始,榆社在古生物研究领域不仅走出了山西,而且已走向世界。这就是我们研究榆社化石的意义。