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恐龍集體死亡檔案—追緝7000萬年前的殺手 (圖文)
大型的肉食恐龍「瑪宗格厚頭龍」（Majungatholus atopus，上圖）在7000萬年前英年早逝，葬身於今日馬達加斯加的西北部。
一具骸骨以左身側躺，頭和頸子往後彎向骨盆。這是很常見的死亡姿勢。牠雙臂和雙腿的位置仍舊符合正確的身體結構，但仔細觀察會發現，雖然大部份骨頭都找得到，不過指骨和趾骨都已散亂；頭骨也有點兒支離破碎，但每個碎片還算一片接一片排在一起；怪的是，尾部末端整個不見了。附近還有很多骸骨，每一具的保存和散置狀態明顯不同，有些大致完整，有些則只剩一個頭骨、肩胛骨或單獨一根臂骨。這些倒楣的生物究竟是死在這裡，或者死後才整批移到這裡來？牠們是同時喪命，或是在在好一段時間內分批上西天？又究竟是誰殺了牠們呢？
我們研究小組的成員是來自馬達加斯加和美國的古生物學者和地質學者，2005年夏天，在馬達加斯加西北部的古代沉積層發現這個大型墳場時，大夥兒便迫不及待提出上述問題。說到馬達加斯加，由於島上的土壤呈現威尼斯紅的色澤，因此有個渾名叫做「大紅島」。我們一邊尋找答案，一邊發現了許多好玩的線索，研究的過程和最後得到的結果同樣有趣。
著手研究之前，我們先將此地命名為MAD05-42，標明發現的年份以及此地為本區第42號出土處。其次則要辨認出死亡生物的種類，根據我們在附近地區累積的經驗，很快便看出大多數遺骸是各種不同的恐龍。
這樣的恐龍墳場在馬達加斯加西北部並非獨一無二，過去十多年來，我們一直在偏僻的貝立佛查村（Berivotra）附近的半乾旱草原進行地質調查，不斷發現相同的埋葬模式。我們在這裡找到大量的遺骸，疊了一層又一層，出土的殘骸有大型動物也有小型動物，有的年輕、有的年老，全部一起埋葬在這些壯觀的骨層內。我們一方面想知道到底是誰殺了MAD05-42這些動物，一方面又忍不住好奇，為何會在此地找到這麼多骨層？而且保存得如此完好？
揭開懸案的面紗
遲至今日，到了命案發生過後數千萬年，我們才拿著現代工具前來驗屍。為了細細爬梳骸骨和岩層內隱含的線索，我們必須藉助地質定年技術和埋藏學；所謂的埋藏學，探討的是生物遺體從死前到死後發生的變化。
為採掘場命名後，我們把骨骸從埋藏的岩層中挖出來，一開始先用鏟子和岩鎚，把覆蓋在上面的沉積物移除掉，接著用牙籤和細刷子讓骨頭露出來；骨頭表面非常脆弱，處理時必須小心翼翼。等到整副骨骸露出地表，我們便對發現的地點進行精確繪圖和拍照，將各種重要的空間關係記錄下來。接下來則讓這些易碎的骨頭浸泡固定膠，再用粗麻布和石膏穩當地包起來，提供完善的保護。等石膏硬化之後，我們為每塊骨頭登記編冊，然後打包妥當，經過長途跋涉運往位於美國的實驗室，到那兒再將殘餘的沉積物小心移除乾淨。仔細研究這些骨頭，特別要注意殘留在表面的任何痕跡，那也許會透露出殺手的身份。
我們判定，這些遺骸保存在一種特殊的沉積岩體內，稱為「梅法拉諾層」（Maevarano Formation），位於白堊紀∕第三紀交界的岩層下方約數十公尺處；「白堊紀∕第三紀交界」是6500萬年前，當時所有的恐龍（鳥類除外）和許多生物都遭遇了全球大滅絕（參見2002年5月號〈隕石輪番轟炸地球〉、2004年1月號〈火燒地球村〉）。
我們發現的這個「萬龍塚」深埋於大滅絕地層下方44.5公尺處，正位於梅法拉諾層頂下方14.5公尺；由梅法拉諾層下方的火山熔岩層取樣，偵測其中所含礦物的放射性衰變情形，得知大約有8800萬年的歷史。其次，此層上方和其他地層交界處則有海洋沉積物，應是沿著馬達加斯加島的西部海岸依循潮水漲落堆積而成，其中含有貝殼和單細胞微生物的微小骨骼；至於堆積時間，由其他地點推知約為白堊紀晚期，但還未接近末期。綜合與時間有關的線索可知，死亡事發時間約於7000萬年前；也就是說，無論究竟是誰殺了MAD05-42的恐龍，都與發生在數百萬年後的全球生物大滅絕無關。
埋藏學使我們的調查大有進展。這門學問研究的是骨頭的變化（骨頭有沒有經過燃燒、折斷或啃咬？）、殘骸所受的外力（身體各部位受到食腐動物或掠食者的肢解和選擇性移動），還有埋葬以來發生的事（屍體以何種方式掩埋，以及埋葬後發生過哪些事），而研究化石的形成過程（著重於骨頭石化的過程）同樣也屬於這門學科的範疇。
上圖為「瑪宗格厚頭龍」用來撕裂肌肉的下顎骨和鋸齒狀牙齒。
重建犯罪現場
以埋藏學的角度來研究MAD05-42挖出的遺骸，可以看出這些動物的死亡過程歷經很長一段時間，也許幾週或幾個月之久，主要是因為這些動物死後的遭遇各不相同。舉例來說，有些骨骸大致完整，有些則遭到肢解且散落開來，這兩種情形應該不是同時發生。此外，有些骨頭的保存狀況極佳，但有些則可看出受過進一步的風吹日曬，表面嚴重蝕損。在某個古代骨層裡，如果各種動物的死亡時間不一致，我們會稱這是「時間平均」的地方，並運用埋藏學方面的線索，估算第一隻到最後一隻動物死亡所橫跨的時間範圍。雖然無法求出這個特定的「萬龍塚」前後跨越的精確時間，但我們能夠確定的是，這些動物並非在同一時間葬身於此。
研究馬達加斯加陸塊的地質歷史，也可為「誰殺了這些恐龍」提供重要的線索。中生代開始時（2億5000萬年前），馬達加斯加位於剛瓦那大陸的中心（剛瓦那大陸又位於盤古大陸這個超級陸塊的南半邊），夾在非洲和印度之間，南極大陸則在其南端附近。過沒多久，地殼活動使得陸地板塊進行大規模的重新排列，到了侏羅紀晚期（1億6000萬年前），馬達加斯加已經漂離非洲，逐漸向南移動，且印度追隨其後。再到白堊紀晚期（8800萬年前），馬達加斯加重新回到非洲板塊，不過距離主大陸約400公里遠，至於印度次大陸和南極大陸則繼續漂得更遠，留下這個世界第四大島獨自待在印度洋上。
馬達加斯加重回非洲板塊後，又再往北移到目前的位置，進入南半球的熱帶地區。不過，我們調查的這些恐龍約在7000萬年前死亡，當時馬達加斯加北部只向北移動到南緯30度附近，距離南回歸線還很遠（現在南回歸線則通過馬達加斯加南部），大可推斷當時主要受到亞熱帶天氣形態的影響。今日的沙漠與半沙漠主要位於赤道南北緯介於15~35度間的狹長地帶，這些乾燥的帶狀區域反映出大尺度的大氣循環模式，稱為哈特萊環流圈（Hadley cell），空氣在赤道附近失去水氣後，受到哈特萊環流圈的驅使，大量又乾又熱的空氣沉降到地面，這種下沉空氣環流所造成的高壓區域多半極少降雨，不過一旦降雨就是暴雨。
梅法拉諾層的岩石便提供了明確的證據，指出白堊紀晚期屬於半乾旱與季節性的氣候形態。最顯著的例子是紅色的氧化古土壤，其中含有保存得非常漂亮、垂直生長的植物根部鑄型；如今，適應乾燥環境的植物多半也有這種垂直生長的根部，以便深入地下吸取濕氣與養份。不只如此，梅法拉諾層有許多根部遺跡具有碳酸鈣硬殼，不然就散佈著碳酸鈣的不規則團塊，這些稱為碳酸鹽結核。在現代環境裡，富含碳酸鈣的氧化土壤通常出現在半乾旱到乾旱地區，因為這些地方的蒸發與蒸散作用非常旺盛，使礦物質出現特定的沉澱模式。
在這個古代地層裡，還有一些沉積物是在多沙的淺水河流沉積下來的，同樣為過去的亞熱帶歷史提供了明顯的證據，明確指出河流的水位變動得很劇烈，可能是由於季節影響所致。當河水流動時，水流帶動波紋與沙土往下游流去，以傾斜方式堆積成一層層，地質學者稱之為交錯層理。
不消說，恐龍和其他動物經常到這些河邊尋找水源、食物和藏身處，例如MAD05-42挖出的骨頭便分佈在其中一條古代河道附近。這些河流有時乾涸，有時翻攪成濃郁的泥漿，很像由泥巴和沙土混合形成的奶昔。我們決定回頭研究這些泥漿，那顯然在我們要說的故事裡扮演重要角色。
指認真正的兇手
單單一隻動物可以有很多死法；如果你要從化石記錄指認出兇手，那麼可能的兇手實在太多了。但如果是大批動物死亡，像梅法拉諾層這樣，則死法便大幅減少。為了將可能的死法縮減至一個，我們再度求助於埋藏學。馬達加斯加的骨層保存的動物骨骸多半不只一種，就像MAD05-42有多種恐龍，或像MAD93-18採掘場有更大量的骨骸（見69頁〈死亡現場之一〉），能找到魚類、陸龜、蛇類、鱷魚、三種不同的非鳥類恐龍、鳥類和哺乳類等。這位殺手顯然一視同仁，不在意體型大小、年齡、物種分類與棲地；綜合這些情況，顯然可將肉食恐龍或鱷魚之類的掠食者排除在外，因為現代的掠食者通常會表現出某種程度的獵食選擇性。
同樣沒有證據指出是疾病肆虐的緣故（不過光由化石骨骼很難檢驗出疾病）。也因為這些動物的死亡時間並不相同，我們不會猜測兇手是突發的災難事件，例如地震、洪水或大火之類；造成這些動物死亡的因素應該持續了好一段時間，等到受害者自願來到河邊才一一罹難。此外，我們也握有無可辯駁的證據，可以看出兇手基本上運用同樣的手法在不同地點屢次犯案。在白堊紀晚期，受害的動物並非在同一個不幸之日落入兇犯手中；這種不幸之日還真多呢。
等到證據齊全之後，我們很有信心地指出一名兇手：旱災。這種機會確實存在，當地屬於亞熱帶生態系，明顯有乾旱與季節性變化的跡象，我們甚至可以想像那些動物齊聚在乾涸的河床邊、圍繞在僅存的水窪旁，等到乾淨的飲用水和食物消耗殆盡，牠們便一個接一個不支倒地。今日在有些地區，特別是在非洲與澳洲內陸，依然會出現足以奪命的乾旱，動物不得不聚集在僅存的資源附近。一旦乾旱情形持續擴大，數千隻動物便在僅存的水源附近就地倒斃，數年時間過去，牠們的屍體會在這樣的「死亡地區」不斷堆積。
由現代乾旱造成的死亡情形來看，梅法拉諾層保存下來的倒楣動物可能有好幾種死因，包括脫水、熱衰竭和營養不良，或甚至僅存的水源變髒變臭，動物喝了以後中毒而死。事實上，我們握有一些證據讓人聯想到，吸引動物聚集的發臭死水塘很可能長出藻華。查瓦達（Michael Zavada）是美國東田納西州立大學的白堊紀花粉專家，他在化石骨骼的相關岩層分離出微小的藻類孢子（見左頁下方插圖）；不過，這些孢子是否能當做有毒藻華的證據，仍然有待證實。
話說回來，這些動物的屍體究竟如何保存下來，而且多數都很精緻完整呢？生物遺骸留在地表通常下場會很慘，不但任由食腐動物擺佈，也會受到陽光緩慢且無情的曝曬而褪色，到最後即使是最大型的骨骸也會化整為零、復歸塵土。化石若要長時間妥善保存，關鍵便是死亡後越快埋葬越好。確實可以這麼說，從形成化石的角度來看，要能長久保存，唯一且最關鍵的條件就是快速掩埋。
我們這些研究化石的人還滿幸運的，「乾旱」這位殺手逞兇後，有個「殯葬業者」很有效率地包辦全部的後事。乾旱每隔一段時間便發威，在乾涸的河床上殺「龍」無數，而最後總會告一段落，即等到大地重獲甘霖，雨水便彷彿前來復仇一番，引發土石流動。綠色的泥巴與沙土攪合成黏滯的泥漿，受到雨水引發的土石流不斷推擠，鋪蓋在動物骨骸上，將之完全掩埋。這種掩埋體有一種特殊的流動方式，其中幾乎沒有紊流，水和沉積物整體一起移動，彷彿是一種極具可塑性的物質。這種物質流動的方式通常稱為泥流，在今日還頗為常見，最近的例子便是，2005年，史坦颶風的猛烈暴雨在瓜地馬拉就造成了毀天滅地的泥石滑動。
可怕的乾旱奪命無數，厚厚的泥石層也一次又一次流過屍體表面、埋住骸骨，這些動物或許有的才死了幾分鐘、有些則死了個把月，總之全都包裹在保護效果良好且耐久的沉積物墓塚內。之後要經過7000萬年，這些墓塚迸裂開來，中令人驚奇的故事方才得以傳誦後世。
大型的肉食恐龍「瑪宗格厚頭龍」（Majungatholus atopus，上圖）在7000萬年前英年早逝，葬身於今日馬達加斯加的西北部（右頁上圖）。本文作者的研究小組成員小心挖出骨骸，其中包括用來撕裂肌肉的下顎骨和鋸齒狀牙齒（右圖），然後用石膏包裹固定，運送到美國（右頁下圖），研究人員會在美國的實驗室仔細研究這些化石、尋找蛛絲馬跡，以確定致死的原因。
乾旱是殺死恐龍的兇手。大型恐龍會吃掠食龍的肉，也會吃自己同類
死亡現場之一
MAD93-18是最早發現化石的地點之一，這裡可以看出古代的馬達加斯加屢次出現大規模的死亡事件，而且情況比其他地方更嚴重。MAD93-18包含三個不同的骨層，一個疊在另一個上面，在這裡挖掘到近乎完整的大型蜥腳類恐龍「掠食龍」（Rapetosaurus，見下圖），還有許多動物的骨骸鑑定為新物種，包括一種原始鳥類「拉鴻鳥」（Rahonavis ostromi，見右圖），骨頭小而易碎。
古代的土壤與岩石顯示此地在白堊紀晚期屬於半乾旱氣候，這是相當可信的證據。垂直生長的根部鑄型（右下圖）表示植物能夠藉此攫取地表深處的濕氣，以便適應乾燥的氣候環境。很多這類根部遺跡也顯現有碳酸鈣團塊，乾旱地帶的植物便常出現這種特徵。此外，由多沙河流的其他沉積物可看出（上圖），河流水量變動得很劇烈。河中有水流動時，河水推著沙土往下游移動，以傾斜方式層層堆積（右上圖）。許多恐龍和其他動物會前來淺水河灘尋找食物，事實上，MAD05-42採掘場發現的骸骨便位在一條古河道上。
乾旱是殺死恐龍的兇手。動物聚集在乾涸的河床上，之後因食物和飲水消耗殆盡，牠們便在這裡陸續死去。瑪宗格厚頭龍這種大型恐龍會吃掠食龍的肉（前方倒臥者），也會吃自己同類（左後方）；拉鴻鳥也吃著動物的屍體。這些動物的直接死因可能是脫水、熱衰竭、營養不良，甚至中毒，因為死水發臭而變得有毒。其他肉食性動物與昆蟲也跑來大快朵頤，但最後連牠們也會走到生命盡頭，因為猛烈的暴雨引發泥流，會密密實實蓋住這些屍體與垂死的動物，也因此牠們的遺骸可以保存達7000萬年之久。
撰文╱羅傑斯（Raymond R. Rogers）、克勞瑟（David W. Krause）
翻譯／王心瑩
[ 本帖最後由 dinosaur 於 2007-8-3 07:16 PM 編輯 ]
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