2024年3月起,北陆新干线延伸至福井县。今后肯定会有更多的人通过福井县的宣传活动知道这座日本首屈一指的 “恐龙王国”。2024年,关于福井县的头牌—— “恐龙”,热门话题不断。笔者对有关恐龙的最新研究进行了采访。
为笔者担任向导的今井拓哉(福井县立大学恐龙学研究所副教授/福井县立恐龙博物馆研究员)
与加拿大、中国齐名的世界三大恐龙博物馆
从福井县的县政府所在地福井市出发,向山间驱车约一小时便可抵达胜山市。作为恐龙王国的核心地区,“福井县立恐龙博物馆” 便座落在这里。用 “核心” 来形容胜山市,不仅仅是因为博物馆的存在,还因为所有以 “福井” 地名命名的新种恐龙,都是从胜山市发掘出来的。
位于福井县胜山市的福井县立恐龙博物馆。设计师为已故的黑川纪章先生
福井县立恐龙博物馆于2000年开馆,是以展示恐龙为中心的日本规模最大的地质古生物学专业博物馆。该馆与加拿大、中国的同类设施并称为世界三大恐龙博物馆。截至2023年3月底,该馆的累计入馆人数已超过1300万人次。为了迎接北陆新干线的延伸,博物馆在2023年进行了大规模的翻新和扩建。2024年,开馆以来的目标——年入馆人数突破100万即将成为现实。
在采访当天,从早上开始便有大量游客到来,令笔者惊叹。
所有新种化石均出自北谷町
我们首先造访了位于胜山市北谷町的发掘现场。这里是所有新种恐龙化石的出土地,截至2011年度的已被调查区域被指定为了日本国家天然纪念物,也是恐龙博物馆的附属设施 “野外恐龙博物馆” 的一部分。由于这里提供从挖掘出的岩石中寻找化石的体验活动,对普通游客而言,无疑是一大热点。
在通往发掘现场的林间小路上,众多福井恐龙的标牌在欢迎游客的到来
采访时间正值盛夏。面对车周围飞舞着的大群牛虻,笔者略显手足无措,而今井副教授则笑着告诉我们:“这附近还有熊出没哦。” 享誉世界的北谷发掘现场,坐落在一片人迹罕至的深山溪谷中,野生动物和昆虫才是那里真正的主角。
发掘现场所在的地层为手取层群北谷层。这片区域在恐龙时代曾是亚洲大陆东缘的蜿蜒曲折的河流地带
这片地形是由流经峡谷的杉山川冲刷山体形成的。从裸露的地层中可以发现贝类等化石,因此自古以来就深受当地化石爱好者的喜爱。然而,1982年随着一块中生代鳄类化石的发现,情况发生了剧变。福井县随即在1988年启动试掘调查,并于次年正式展开全面发掘工作并持续至今。
新种恐龙的发现始于2000年发现的日本首例新种恐龙——福井盗龙(Fukuiraptor),目前总计发现了6种新种恐龙。在正在研究中的化石中,还有不少有望成为新种的标本。此外还陆续发现了一些其他的珍贵化石,除了最具代表性的新种原始鸟类福井翼龙(Fukuipteryx)外,还有类似鼠类的哺乳动物、贝类、5种蟑螂化石和最古老级别的鳖类化石等。
恐龙化石发掘现场的标示极具临场感
恐龙化石多集中在被称为骨床层的地层中。能在仅有数米的极近距离观察到1亿2000万年前恐龙生活过的地方,实在令人兴奋。据介绍,下一阶段的发掘计划正在准备申报中,让我们期待未来可能出现的更多重大发现。
利用工业CT扫描仪进行无损分析
离开发掘现场后,我们前往展示和收藏发掘成果的博物馆本馆。除了福井县出土的新种恐龙化石外,这里还展出了以国内外50具恐龙骨架为核心、超过1000件的标本,让人颇为震撼。虽然很想详细介绍这些令人感动的展览,但此刻更想分享福井县恐龙研究最前沿的成果。
截至2024年11月4日的企画展中,今井副教授借来的北美恐龙化石正式展出。此图是被称为“黑美人”的霸王龙的头骨化石。(照片由Science Portal编辑部加工)
近年来,以今井副教授为代表的福井县恐龙研究团队,正积极推进名为 “数字古生物学” 的新学科。相比以往通过化石的外观特征进行比较和研究的方法,他们使用了工业CT扫描仪和计算机图形(CG)等数字工具,该手段已成为全球范围内的趋势。例如,使用CT扫描仪可以轻松实现对化石内部结构的非破坏性分析,而过去只能通过破坏化石才能探查。
将CT扫描得到的数据3D化后进行截面分析
该技术已经取得了多项成果。例如,在2024年,研究人员通过对福井盗龙进行CT扫描,测量了其骨骼的生长线,发现这是一只约4岁左右的幼年个体(福井盗龙等异特龙类的寿命通常被认为在22至28岁左右)。
福井盗龙的生长线。生长线就像植物的年轮一样,每年在动物骨骼中刻画出线条(供图:福井县立大学)
利用高精度的SPring-8突破瓶颈
前面提到的成果是与位于兵库县的大型放射光设施 “SPring-8” 共同研究的产物。使用大学原有的普通工业用CT扫描仪时,由于精度问题,难以进行生长线的分析。而利用SPring-8的高能X射线CT扫描技术,这一难题得以突破。
直径长达约500m的大型设施SPring-8(供图:理化学研究所)
合作研究的契机源自一次学会上的海报展示。当大学方了解到SPring-8可以进行化石分析后,主动提出了合作意向,随即展开了联合研究。最初的研究对象是福井翼龙化石。这些被周围岩石紧密包裹的恐龙化石,手工提取极为困难,导致研究陷入了瓶颈。
今井副教授当年的博士论文课题就是照片中福井翼龙的原位骨架
这里就要依靠SPring-8的高精度CT扫描。尽管这是双方的首次尝试,但最终成功获得了埋藏在岩石中的化石部分的三维数据。瓶颈被突破,福井翼龙也被正式认定为新种恐龙。并且还发现了福井翼龙与被称为鸟类祖先的羽毛恐龙有很多相似之处,因此也被归为极其原始的鸟类类别。
基于SPring-8的分析结果制作的福井翼龙原位模式图(供图:福井县立大学)
通过此次合作,不仅大学方面掌握了新的研究方法,SPring-8方面也推进了将知识投入实际应用的研究。今井副教授强调:“将古生物学的知识应用于其他领域有着深远的意义,将带来学术价值的提升。”
探讨进化过程中,发现福井前期白垩纪样本的独特价值
虽然数字古生物学作为一种新兴的研究方法备受期待,但在恐龙研究大国如美国等地,其应用并不普遍。这是因为,在那些具有丰富化石挖掘历史的地区,样本数量众多,在需要分析截面时,只需通过切割化石即可满足需求。而在福井,由于所有新种只发现了单个个体,这种方法显然不适用,这也使得两者在研究思路上产生了本质差异。
那么,与那些恐龙研究大国相比,福井的恐龙研究在国际上的价值到底体现在哪些方面呢?拥有美国留学经验的今井副教授指出:“北谷地区是白垩纪前期的地层,而美国等地主要是白垩纪后期,发现的恐龙化石所处时代不同。在探讨进化的过程中,福井能够提供大量来自白垩纪前期的样本,这一点尤为重要。”
此外,今井副教授还提到:“当时的日本与欧亚大陆相连,中国的主要化石产地距离海岸线较远。在东亚海岸环境中,像福井这样发掘出大量恐龙时代化石的地方非常少。”
福井的恐龙博物馆与泰国的西伦通博物馆建立了姐妹馆关系,以加速亚洲恐龙研究的合作交流。采访当天,从泰国运来的化石正在进行清理工作。
推动日渐衰退的地球科学复兴
今井副教授在新干线延伸带来的机遇下,积极投身到推广和宣传活动中。例如,2024年3月在东京车站地下的商业设施 “GRANSTA八重洲” 举办的活动中,四天的时间里吸引了超过1200人驻足观看与参与。2024年10月底还参与了由科学技术振兴机构(JST)主办的科学论坛 “Science Agora” 的展示及演讲。
在GRANSTA的活动中,今井开发的VR研究体验吸引了大量观众(供图:福井县立大学,由编辑部加工)
活动的主要目标当然是吸引游客前往福井县和提升对福井的恐龙的关注,但作为一名研究者,今井副教授还有一种使命在身,那就是对地质学领域衰落的危机感。今井副教授担心,如果作为恐龙研究基础的地球科学衰退,那么日本的恐龙研究便没有未来。
“主要原因是地球科学在考生们选择专业时并不受欢迎,而且与工程学等应用类学科相比难以带来经济效益。然而,地球科学是人类在地球上生存与发展的基础学科。不应仅以应试或工业的简单价值为导向,应给予足够的重视。”
在这样的情况下,福井县立大学将在2025年新开设 “恐龙学部”。顾名思义,这是日本首个以恐龙研究为核心的本科生专业,首年度计划招生30名。今井副教授期望,新学部不仅能推动福井县的恐龙研究的发展和人材培养,还能成为复兴地球科学的引领者。
日本文部科学大臣于2024年8月批准开设“恐龙学部”(供图:福井县立大学)
古生物学与地质学研究的基地
包括直接命名在内,即将担任该学部负责人的西弘嗣教授(恐龙学研究所所长)解释了这一大胆决策的背景:“ ‘恐龙’ 是福井县的象征。推动恐龙研究,并将其成果作为县的重要资产,是本学部的重要使命。同时,基于迄今为止的研究成果,我们相信能够打造一个能代表日本的古生物学和地质学研究基地的学部,这便是开设该学部的初衷。”
“恐龙学部”的前身——恐龙学研究所所长西弘嗣教授(供图:福井县立大学)
恐龙有着众多爱好者,是一项强有力的文化内容。可以说在日本,这一领域的兴衰与福井县息息相关,希望大家能够继续关注相关动态与进展。
原文:关本一树/JST Science Portal 编辑部
中文:JST客观日本编辑部
福井县立大学恐龙学研究所官网