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5月17日,2026搜狐科技年度論壇在京盛大開幕。來自科學界、學術界和產業界的近三十位嘉賓共襄盛會,圍繞基礎科學和人工智能話題展開探討思辨。
在上午的線上論壇中,中國科學院古動物與古人類研究所研究員、中國古動物館(保定博物館)的學術副館長趙祺,帶來了題為《藏在恐龍骨頭里的秘密》的演講。
趙祺稱區分化石與普通巖石的關鍵是看是否有生物結構。2024年他們曾在香港赤洲島發現了疑似恐龍的化石,肉眼難以判斷,最終還是通過骨組織學分析,在顯微鏡下找到典型恐龍骨組織特征,才確認了香港首個恐龍化石。
骨組織學研究還可以通過類似年輪的“生長停滯線”推算恐龍年齡和壽命。趙祺表示,霸王龍最長可以達到28歲,壽命最長的是我國發現的馬門溪龍,可達45歲。
不僅如此,骨組織學還破解了多個爭議:矮暴龍是獨立物種而非霸王龍的幼體;鸚鵡嘴龍幼年四足爬行、成年兩足行走;棘龍更適應水中生活等等。
關于恐龍的新陳代謝問題,趙祺指出傳統觀點認為爬行動物皆為冷血動物,但恐龍骨骼中的哈弗斯系統與哺乳動物、鳥類高度相似,這暗示了代謝率較高。定量研究也顯示,中大型恐龍新陳代謝接近溫血動物,明顯高于爬行動物。
隨著科技發展,同步輻射、Micro-CT和深度學習等方法被用于重建恐龍的骨陷窩和骨小梁結構,他們發現其強度和輕量化特征與人類骨骼較為相似。
最后,趙祺還分享了野外識別化石的技巧:要借助放大鏡觀察顯微結構,或直接尋找保留髓腔、松質骨特征的碎塊,如果幸運,還能發現完整的恐龍爪子或指節化石。
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以下為趙祺演講全文精選:
大家好,我是來自中國科學院古動物與古人類研究所的趙祺,同時也是中國古動物館(保定博物館)的學術副館長。
關于化石,我們經常被問到最多的一個問題是怎么區分化石跟普通的巖石。這也是我們帶學生到野外去進行野外考察的時候需要解決的第一個問題。
簡單來說,巖石和化石的區別還是很明顯的。化石具有生物結構,而巖石并不具有生物的結構。雖然道理很簡單,但是在實際過程當中,情況遠比這個要復雜。
比如我們2024年的時候得到香港政府的消息說,他們在香港東北部的一個叫赤洲島的地方可能發現有恐龍化石。我們收到這個消息,既緊張又興奮。
我們有點不安的是,我們從來沒有聽說過這有恐龍化石。不過鑒于香港政府的邀請,我們還是一群人還是從北京飛到了香港去對他們的恐龍化石進行鑒定。
我們來到了香港的赤洲島,這個小島是位于海邊的一個地點。而這個疑似恐龍的化石其實就在這個海邊,經過風吹日曬,它的外表形態已經蕩然無存。
根據這個我們當時也很難判斷到底是不是恐龍化石。為了鑒定它到底是不是恐龍化石,我們從取出來的疑似化石的巖石里取了一小塊,對它進行了骨組織的分析。
當我拿到這個片子以后,我在顯微鏡上看到了典型的恐龍骨組織學的一些特征。我當時立刻興奮地給我們的同事打電話,我說我百分百確定這就是恐龍化石。同時我們也把這個好消息第一時間給了香港政府,香港政府也非常的高興,為此還專門召開了一個發布會,宣布我們在香港發現了恐龍化石。
除了我們可以通過骨組織學判斷它到底是不是恐龍化石外。另外我們經常被問到的就是我們看到一件化石,這個化石到底是幾歲?它死的時候這個恐龍到底是幾歲?
談到年齡,我們可以借鑒樹齡的判斷。我們都知道判斷一顆樹的年齡,是通過樹里面的年輪來判斷的。我們在恐龍化石里面,還有翼龍化石里面,以及其他一些爬行動物化石里面也發現了類似的結構,我們管這種結構叫“生長停滯線”。
科學家們通過對現生生物的研究,發現這種生長停滯線基本上是一年產生一根,這就給我們做科學研究帶來非常大的一個理論基礎:我們可以通過這個來推算恐龍的年齡。
剛才我們提到的一窩小恐龍,每個標本我們都進行了骨組織學的研究。我們發現特別有趣,這六個恐龍當中有一個是三歲的,其他五個都是兩歲的,這就是生物學上一個非常有趣的行為,它們是幼年個體群居的行為,而且是不同年齡段的幼年個體群居行為。
除了年齡,我們還被經常問到一個問題,就是恐龍它的壽命是多少?比如說一些大型的霸王龍、蜥腳類恐龍,它們壽命是否像人類一樣長?為此科學家也對很多種恐龍進行了骨組織學分析,發現其實恐龍的壽命遠比我們想象的要少(短)。
比如說我們所熟知的霸王龍,其實現在我們預估它的最大的年齡也就28歲。科學家們同時也對一些大型的蜥腳類恐龍進行了鉆孔取樣,來獲得骨組織學信息。
我們發現這些大型的蜥腳類恐龍里面,壽命最長的是在中國發現的馬門溪龍,可以達到45歲。另外我們熟知的梁龍,它的最大年齡,可以達到43歲。其他的比如迷惑龍這種大型恐龍,其實它的最大預估年齡是34歲。
那么除了年齡,我們還能通過組織學這個骨頭里面的信息得到什么呢?比如說這個復原圖顯示了一個大一點的恐龍跟一個小點的恐龍,這兩個到底是不是一個媽媽帶著一個小孩子呢?
因為它們在骨頭形態上特別的接近,科學家們對它們都做了一些骨組織的分析,然后發現這個小的恐龍其實是一個成年個體,它并不是一個小孩子。然后我們推斷這個恐龍的祖先是一種大型的恐龍,后來它到了一些島嶼上,由于它的生存競爭壓力比較小,它的體型就變成了小個體的。
相類似的,大家非常感興趣的,比如說矮暴龍和霸王龍,其實它們都是在同一個區域發現的。之前科學家們一直在爭論矮暴龍到底是否成立,有不少學者認為它極有可能是霸王龍的一個幼年個體。
科學家們在去年發表的一篇論文當中,還為矮暴龍進行了證明,通過矮暴龍的骨組織學發現了矮暴龍其實也是一個成年個體,并不是霸王龍的幼年個體。
通過骨頭里的信息,我們還能得到什么呢?比如說我們剛才提到的鸚鵡嘴龍之前一直有一些爭論,鸚鵡嘴龍到底是四足的還是兩足的?這個問題一直沒有得到解決。在十多年前,我們對鸚鵡嘴龍的很多個體進行了詳細的骨組學分析,我們發現在幼年個體的時候,它的前肢表現出了比后肢更快的生長信息。
結合形態學上的分析,我們推斷出這種小型的恐龍,它在幼年個體的時候,可能跟我們人類一樣,是在地上爬著四處行走的。不過等到漸漸成年以后,它漸漸過渡到兩足行走的一種生長方式。這個也是首次我們通過組織學來印證了這么一個假說。
還有一個比較有趣的問題,就是我們大家都知道棘龍是一種比霸王龍體型還大的肉食性動物,那么棘龍到底是在陸地上生活,還是在水里面生活呢?其實之前很多學者認為它是在陸地上生活的。不過前幾年的一篇論文,通過組織學的研究,判斷出其實棘龍更多的時候是生活在水里面的。
還有一個大家很感興趣的問題,就是恐龍到底是熱血(溫血)的還是冷血的?因為大家都知道恐龍是一種爬行動物,而我們現在所熟知的爬行動物都是冷血動物,但是恐龍的后代鳥類就是典型的熱血動物。
通過蜥腳類恐龍的切片,我們可以看到它里面都有很多像圓孔一樣的結構,這種結構我們稱之為“哈弗斯系統”,我們在很多現代的哺乳動物、鳥類里面都有發現,這都代表著一種高的新陳代謝率。
這樣我們再拿過來對比,左邊是恐龍的切片,右邊是我們人類的組織切片,我們可以看到它們的其實具有非常大的相似性,所以說通過這個很多學者推斷恐龍可能是一種熱血(溫血)動物。
不過這只是一個定性的分析,科學家并不滿足于此,科學家們還進行了大量的定量的分析。比如說通過骨頭里面脈管通道的直徑來研究它的新陳代謝率,他們發現其實恐龍的新陳代謝率接近于熱血動物,但是達不到我們現在典型的熱血動物的這種新陳代謝率,但是它已經明顯比我們所熟知的爬行動的新陳代謝率要高很多。
然后現在很多學者一般都認為中大體型的恐龍它的新陳代謝率是比較高的,更接近于現在的熱血動物,中小型的恐龍它的生長速率,新陳代謝率要偏低一些。這都是我們運用一些傳統的方式來研究恐龍骨頭里面的一些秘密。
隨著科技的發展,我們也會通過一些先進的技術,比如通過同步輻射來復原恐龍骨頭里面的骨陷窩結構,骨陷窩其實是恐龍骨細胞的房子,我們可以簡單這么理解,它的結構跟骨細胞的結構有著非常大的相似性,同時我們也可以通過Micro- CT來對孔內部的骨小梁結構進行重建。
我們還運用了現在比較流行的深度學習的方法,重建了第一個恐龍的骨小梁結構。我們發現骨小梁結構非常清晰,而且跟我們人類的其實有很大的相似性,因為我們也知道人類是兩足行走,恐龍也是兩足行走的。
這種骨小梁結構不僅輕而且非常堅固,它如果是一個實心且有骨小梁結構的話,我們發現它有骨小梁結構的強度可以提高57%以上。
然后我們現在回到剛開始提的第一個問題,在野外我們如何區分恐龍化石跟普通的巖石?在野外我們遇到這樣的情況,最好帶上放大鏡,可以看到它更細微的結構。
比如說這張圖上黑色的石頭,它里面其實包含了我們骨頭里面的一些顯微的組織學結構,而這個很像我們骨頭的這塊石頭,其實在顯微鏡下我們看不到任何的生物學結構,所以說這兩件是普通的巖石,而這一塊是恐龍的骨頭碎塊。
當然了,如果你運氣更好的時候,你會看到這么大的爪子,如果在中生代的這個地層里,那它肯定是一個恐龍的爪子,百分百確定無疑的,或者你看到這樣的石頭,這也是一個恐龍指節的化石。
如果你們運氣好的話,能撿到這個,就跟我們人類的骨頭一模一樣。我們人類骨頭里面有髓腔,恐龍也有密質骨跟松質骨。
還有就是你們也會碰到這樣的小碎塊,在野外經過風吹日曬,他們很多表面的形態都被剝離了,但它會保留出我們可以看到骨頭內部的一個松質骨結構,跟我們的人類是一樣的。這就是我給大家介紹的在野外如何判斷巖石和化石的一個小技巧,謝謝大家。
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