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失落的南美動物王國

"4000萬年前,有一群獨特的哺乳動物徜徉於南美洲的草原上如今,這群古生物的化石出現在智利的安地斯山區,填補了南美洲物種演化史上的空缺! "


撰文╱佛林(John J.Flynn)、威斯(Andre' R.wyss)、沙利爾(Reynaldo Charrier)
翻譯/王心瑩
 

這些奇特的哺乳動物,曾經如同這幅藝術家的想像圖般,在南美洲四處活動。

  在遼闊草原的邊緣,有一對貌似馬兒的有蹄草食動物、一隻很像羚羊的南方有蹄類和一隻地獺正在靜靜覓食,沒有注意到大禍即將臨頭。還有絨鼠及小如老鼠的有袋類動物同樣渾然不覺,繼續在附近啃咬植物種子。倏忽之間,地平線上有座山勢崎嶇、白雪皚皚的火山猛烈爆發,混濁的火山灰沿著陡峭山坡傾瀉而下。說時遲那時快,滾滾泥流洶湧橫掃低地平原,途經之處把毫無警戒的動物全數吞沒。

  破壞力如此強大的火山泥流吞沒了動物,必定成為古生物學的寶庫。這些動物沒能壽終正寢,過了數千萬年,歷經造山運動的推擠力量和持續的侵蝕作用,牠們的化石骨骸在智利中部的安地斯山脈高山上重見天日。我們團隊最早是在1988年發現這些骨頭,當時原本在尋找恐龍遺骸,地點是靠近阿根廷邊界的廷奎歷力卡河高山谷地。最初發現的哺乳類骨骼實在太豐富了,促使我們後來幾乎每一年都回到這個地區,前前後後在智利中部安地斯山區挖掘過10多個地點,至今已發現超過1500件古代哺乳類化石。

  我們蒐集到的化石越來越多,經過艱苦的實驗室分析工作後,對於南美洲古代哺乳類歷史得到重大的發現。令我們驚訝的是,智利化石的分佈時間介於4000萬~1000萬年前,我們從未預期在該地會發現那麼近期的化石,而且很多樣本是上述時期唯一留下的哺乳類化石,在南美洲其他地方都找不到。這些化石相當獨特,有些可說明南美洲原生哺乳類血統歷史上,一段原本難以釐清的時期,有些則可協助解決「重要遷入族群究竟來自何處」的長年爭論,甚至還讓我們對地球上這塊地方當時的特定生態系與山脈面貌,有了不同的看法。

令人興奮的大發現 
  先前科學家對於南美洲古代哺乳類的認識,多半根據這塊大陸遙遠南端掘出的線索,主要來自巴塔哥尼亞高原;這些地區有很多典型富含化石的岩層露頭,像是河流及其洪氾平原形成的頁岩、砂岩和其他硬質沉積層。我們初次造訪智利前,還未有研究人員在該國山區以有系統的方式研究陸生動物化石,因為山區大部份為火山岩層。(合理的推斷是火山熔岩和其他噴發物都太熱、太猛烈了,無法保存生物遺骸。)

  後來我們發現一篇論文,提到廷奎歷力卡山谷有恐龍腳印,於是決定賭賭看,說不定那裡保有一些化石。那裡岩層的年代正合適,當時地質學家判斷,智利安地斯山主脊的岩層可回溯到至少1億~6500萬年前,約為中生代晚期,恐龍在當時是優勢物種。我們認為,沉積層若保存了恐龍腳印,很可能也保有足跡製造者的骨骸。如果我們眼睛死盯著地上不放,而且幸運到不行,說不定還可找到與恐龍同時代的小型哺乳類化石,牠們可是比鼩鼱(形似小鼠的哺乳動物)大不了多少。

  1988年,在為期一週的勘查之旅中,到了最後一天,小組成員分成四路前進,沿著廷奎歷力卡山谷兩側的陡峭斜坡仔細勘查。沒多久,在北岸工作的兩批人馬就抵達保有恐龍足跡的古代沉積層,接著繼續往山谷高處爬,尋找更可能含有化石的沉積層。然而結果令人洩氣,他們只找到魚類、鸚鵡螺和其他海洋生物的化石,沒有爬行類,也沒有哺乳類。在南岸工作的成員也好不到哪裡去,同樣兩手空空。然而到了傍晚,大夥兒士氣大振,因為有人找到一些骨骼和牙齒的化石碎片,從一大片紅棕色的火山沉積層露出來,位置約在谷底上方1000公尺處。仔細檢視,這些化石屬於陸生的脊椎動物,體型約和小型馬差不多。

  由於過去對於這些岩層的年代已有定見,剛開始我們試著把這些碎片硬套進去,認為這種體型的動物必定是很特別的恐龍,要不就是其他古怪的中生代獸類。然而尋獲的牙齒相當複雜、特化,齒冠很高,頂端平坦,而且臼齒凹凸不平,在在都是一些哺乳類的特徵,顯然事有蹊蹺。若說這些哺乳類生活在5000萬年前,牠們的體型顯然太大,也太高等了。看樣子,地質學家對這些岩層年代的估計一直都是錯的,隨後的分析便證實,這些新化石絕對來自新生代,而在地球歷史的這段期間,未演化成鳥類的恐龍於6500萬年前邁向滅絕。(目前認為鳥類屬於獸足類,因此是一群活存至今的恐龍。)

島嶼動物園 
  不管找到哪種化石,對我們來說都是大消息;而找到的是哺乳類,生存年代又是想都沒想過的近,簡直教我們非把下個野外調查季都投注於這塊地區不可。我們於1989年的南國夏天回到廷奎歷力卡山谷,這時高山上的積雪融化得差不多了,地方當局也重新把進入當地的小路整修好,這些路幾乎每到春天就會沖毀。這次,我們在一個晴朗且陽光普照的一月天抵達化石挖掘現場,隊中有七位科學家,攜帶了全套探險裝備。大夥兒快手快腳把裝備從馱獸身上卸下,在一條小溪旁紮營,隨即展開探險行動。

  才剛開始搜查山坡,沒一會兒就有細緻易碎的骨頭和牙齒映入眼簾,令大夥兒喜出望外。有個頭骨突出於馬鈴薯大小的石塊兩端,毫無疑問是哺乳類,這可由許多特徵看出,特別是下顎骨為一整塊(爬行類的下顎骨則由好幾塊骨頭構成)。後來我們對牠做了正式描述,牠是南方有蹄類的新種,與現代的有蹄類草食動物是完全不同的族群,體型介於兔子和河馬之間,約在不到100萬年前全數滅絕。這個新種看起來有點像羚羊,而我們前一年發現的牙齒,結果屬於貌似犀牛的南方有蹄類。在廷奎歷力卡山谷進行野外工作的前三季,總計找到超過300件標本,包括許多有袋類、一種原始的樹獺、不少犰狳,以及一種類似絨鼠的齧齒類。

  這些發現的重要性要花好幾年才會顯現,但我們當下便知道自己中大獎了。現代的南美洲有許多獨特的哺乳動物,特別像樹獺、猴類、食蟻獸和絨鼠等,而新化石顯然可以訴說這些動物的來龍去脈;我們在廷奎歷力卡山谷發現很多新物種,多半都在南美洲處於島嶼大陸的時期演化出來,許多都是上述現代動物的祖先。隨著超級陸塊盤古大陸與其南邊部份的剛瓦那古陸分裂開來,過去8000萬年來,板塊運動一直驅使南美洲與其他陸塊越離越遠。這段分離時期促使南美洲原生動物發生獨特的演化,逐漸適應島上的生活條件,牠們奇特的程度正如同現代島嶼的原生動物,例如澳洲的鴨嘴獸和無尾熊,和馬達加斯加最有名的狐猴。南美洲現今的動物族群便是那些奇特祖先的後代,那些祖先包括會跳的有袋類、犬齒尖利的有袋類「擬貓」、犰狳的近親但具有長滿釘刺的大型棍狀尾部、與熊一般大的齧齒類、體型大如象的樹獺,以及會在海裡游泳的樹獺。

  透過早先在巴塔哥尼亞與其他地方蒐集到的化石,我們對南美洲現存哺乳類的祖先已經有認識,但是許多重要訊息依然付之闕如。舉例來說,古生物學家已知樹獺和食蟻獸最早出現於4000萬年前,當時還有數種現已滅絕的外來種譜系(包括一些有袋類和南方有蹄類),但沒有化石能說明南美洲哺乳類歷史如何轉變到第二時期(4000萬~3000萬年前)。因此,我們最初幾年的發現才令人如此興奮,因為後來慢慢就知道,廷奎歷力卡的動物就生活在這段先前尚未釐清的時期。

  古生物學家目前推測,在這段化石記錄的神秘空白時期,南美洲有許多獨特的動物譜系爆發極其驚人的多樣化發展。這是真的,像我們蒐集的成果包括最早記錄到的一些南方有蹄類,還有至少25種哺乳類,幾乎全為科學上的新種(參見前頁〈演員陣容〉)。這個時期也可見到齧齒類和靈長類粉墨登場,但這兩者並非原本便住在南美洲的原生哺乳動物。……


【本文轉載自《科學人雜誌》2007年6月號】