在琥珀中守候了近億年,這隻蛙最終與「有緣人」相會

緬甸北部靠近印度邊界的克欽邦(Kachin)胡岡谷地(Hukawng Valley)地區盛產硬度高、年代古老的緬甸琥珀。

說起「緬珀」的特別之處,遠不僅在它加工出的精美飾品,更在於那些無意封存其中、遠古動植物們不為人知的故事。

緬甸克欽邦胡康河谷的琥珀礦區。圖片來源:邢立達

這裡的礦區,對於中國地質大學的「恐龍達人」邢立達而言,就像一座「穿越時空的化石寶庫」。

在過去的幾年中,他積極奔走收集緬甸琥珀化石,相繼發現和報導了世界首枚恐龍琥珀化石[1],及世界首枚古鳥類琥珀化石[2]

2016年12月9日,邢立達(手持首例恐龍琥珀標本)在上海博物館綠螺講堂活動上的講座《時光膠囊:緬甸琥珀中的脊椎動物世界》。圖片來源:圖蟲創意
邢立達團隊發現的恐龍尾部琥珀標本(左)及其復原圖(右,局部)。圖片來源:左:Royal Saskatchewan Museum (RSM/ RC McKellar);右:Cheung Chung-tat
邢立達團隊發現的古鳥類琥珀標本(左)及其復原圖(右,局部)。圖片來源:左,邢立達;右,Cheung Chung-tat

琥珀蛙 來頭不小

除了恐龍與鳥類,邢立達團隊因為還有另一些「意外收穫」—— 他們找到了一塊包裹著一隻不明白堊紀蛙類的稀有緬甸琥珀

說起來,收穫「琥珀蛙」的經歷也是機緣巧合。

「琥珀蛙」本是緬甸當地一位化石商人——「蟲王」的珍貴藏品,平常絕不輕易示人。2013年,中國的琥珀化石收藏家李墨女士無意得知此事,立即動身趕往緬甸,經過數次與「蟲王」溝通和交涉,才最終「收服」了「琥珀蛙」。

到了2015年的一天,李墨無意中把「琥珀蛙」照片分享給邢立達。看過照片後的邢立達大為震驚,立即詢問能否將其作為標本來研究。雖然此時李墨已將「琥珀蛙」作為結婚禮物送給了自己的先生,但夫妻二人都希望這件收藏能為科學做些貢獻,就讓邢立達帶走了它。

在獲悉緬甸琥珀中出現青蛙之後,邢立達帶領團隊奔赴密支那和騰沖,多方聯繫相關收藏家,希望找到更多類似的青蛙琥珀。在此期間,李墨為科研究隊提供了諸多支持與幫助。

邢立達團隊前往緬甸琥珀開採現場——圖為克欽邦的琥珀礦坑。圖片來源:邢立達

之後的幾年裡,邢立達帶領研究團隊陸續收集到緬甸蛙類琥珀化石共四件,並與美國佛羅里達大學大衛.布萊克伯恩教授(David C. Blackburn)等學者合作,對其展開了細緻的研究。研究成果於2018年6月14日發表在《自然》(Nature)旗下的《科學報告》(Scientific Reports)上[3]

琥珀蛙 究竟有多稀罕?

蛙類由於骨骼柔軟纖細、骨化程度低且軟骨組織多,很難形成完整的化石,像這樣被完好「封存」在琥珀中的情況就更加罕見(哪個博物館能擁有一小塊,便是鎮館之寶)。

這次發現的「琥珀蛙」更為寶貴——它既是緬甸地區首次發現的蛙類琥珀,也是世界現存最古老的蛙類琥珀化石

在此之前,人們僅在墨西哥和多明尼加兩地發現過兩例蛙類琥珀化石,但它們都來自2000萬至4000萬年前的新生代時期[4-5],而這次的「琥珀蛙」 來自約9900 萬年的白堊紀中期,與恐龍處在同一時期。

這次發現的四件蛙類化石標本提供了大量的細節——其中一隻體長2.2公分的個體(圖中A),保存了包括了頭骨、部分脊椎以及大部分四肢在內的骨架;另一隻體長約7公分的個體(圖中B),保存了頭部之外的全部身體部分以及大量軟組織;另外還有其它兩隻個體(圖中C和D)保留了肢部。圖片來源:參考文獻[3]
參與本次研究的愛德華.史坦利(Edward Stanley)博士評論道:「這隻蛙很可能還沒有成年,從牠缺失耳柱骨與腕部等區域還未完全骨化來推斷,牠可能還不到2歲。若從骨骼結構來判斷,並不屬於樹棲物種,因此被保留下來的機率並不高,可以說是非常難得的標本。

琥珀蛙 的複原與命名

為了鑑定「琥珀蛙」的真實身分,科研人員給這些蛙做了全面的顯微電腦斷層檢查,並重建出了「琥珀蛙」骨骼的立體結構。

「琥珀蛙」 顯微電腦斷層掃描結果(局部)。圖片來源:參考文獻[3]
根據掃描結果提供的特徵來看,「琥珀蛙」與現生的產婆蟾超科(Alytidae)/ 盤舌蟾超科(Discoglossoidea)蛙類很相似。但從前頜骨、顎骨等細節推斷,又明顯有別於該科中其他蛙類。科學家推斷,「琥珀蛙」是一個全新的蛙類屬種,並將其命名為:李墨琥珀蛙Electrorana limoae)——以記念這個在琥珀中發現的新物種,同時向給予這項研究大力支持的李墨女士致敬。

琥珀蛙 揭秘遠古雨林生態

現代蛙類種類繁多(超過6900種)且適應力強,尤其在熱帶雨林中有著龐大的種群數量。但是在中生代時期,蛙類才剛剛開始出現,生活範圍和數量都很有限。這一時期的蛙類化石記錄普遍很少,保存情況又差,此前的化石記錄主要集中在中國東北部(溫帶生態環境),但牠們在熱帶雨林的分佈情況一直不為人知。

而這批來自克欽邦胡岡谷地的琥珀化石,不僅提供了詳盡的蛙類骨骼信息,還記錄了當時獨特的生態系統 ——琥珀中保存的一些植物(如苔蘚類等)和無脊椎動物(如蛛類、介形類等),都表明這裡曾是有淡水棲息地的、潮濕溫暖的熱帶雨林生態系。另外研究者還發現了一些海生介形類,意味著這裡還有部分地區靠近海岸。

透過這些琥珀化石證據獲得的豐富古生態學訊息,研究者們第一次將古蛙類和雨林聯繫清晰呈現在人們眼前 ——李墨琥珀蛙喜歡生活在雨林的水塘中,在夜間活動,口中有牙齒,主要以蚊、甲蟲、蜘蛛等無脊椎動物為食。因為身處熱帶,牠們可以常年活動而無需進行冬眠。

那麼,雨林中的蛙是如何形成琥珀化石的呢?本研究參與者布萊克伯恩教授描繪道:「這些體型嬌小的蛙類,曾生活在緬甸北部潮濕的熱帶環境中,不小心被柏類或南洋杉類針葉樹所流下的樹脂包裹,在漫長的地質流年中形成琥珀,一直保存至今。」

這張復原圖重現了當年李墨琥珀蛙的不幸遭遇:在大約1億年前的緬甸北部雨林中,一隻甲蟲被樹脂黏住,撲打翅膀試圖逃脫。李墨琥珀蛙見狀悄悄接近並猛然跳躍過去,結果不小心也深陷樹脂。情急之下牠努力嘗試掙脫出樹脂,但前肢已經被緊緊包裹,身體也隨之仰倒,慢慢沉入樹脂中……就這樣,這隻蛙被封存在琥珀之中。繪圖:Damir G Martin

李墨女士和先生曾對邢立達說:「琥珀蛙在我們這裡只是藏品,但如果它能為科學出一點點力,普及化石琥珀的知識,是非常好的事情。」

這隻蛙也最終穿越億年時光,為我們重現了中生代地球生態中的又一個真實而生動的畫面。

撰文:邢立達

編輯:小柒

參考資料:

  1. Xing et al., A Feathered Dinosaur Tail with Primitive Plumage Trapped in Mid-Cretaceous Amber, Current Biology (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.10.008
  2. Lida Xing, Jingmai K. O’Connor, Ryan C. McKellar, Luis M. Chiappe, Kuowei Tseng, Gang Li, Ming Bai , A mid-Cretaceous enantiornithine (Aves) hatchling preserved in Burmese amber with unusual plumage, (2017), doi: 10.1016/ j.gr.2017.06.001
  3. Lida Xing, Edward L. Stanley, Ming Bai & David C. Blackburn. The earliest direct evidence of frogs in wet tropical forests from Cretaceous Burmese amber, Scientific Reports, (2018), https://www.nature.com/articles/ s41598-018-26848-w
  4. Poinar, GO & Cannatella, DC Jr. An Upper Eocene frog from the Dominican Republic and its implications for Caribbean biogeography. Science 237, 1215–1216 (1987).
  5. Anderson, SR Insect meals from a leptodactylid frog (Amphibia: Leptodactylidae [sic]) in Dominican amber (Miocene, 23 ma).  News 115, 55–57 (2004).

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