虽然不如霸王龙的骨架那么宏伟,但化石粪便可以帮助古生物学家重建失落的世界。它可以告诉科学家已灭绝的动物(如恐龙)吃什么,更重要的是它们在其环境中扮演的角色。现在,一些距今约2亿年的粪便和呕吐物样本正在帮助科学家重建这些巨型生物是如何成为史前生态系统的王者。相关发现详情刊载于11月27日《自然》杂志的一项研究中。
“最令人惊讶的是,在这些化石化的粪便和呕吐物中,食物残渣的保存状态如此完好且多样化,”研究合著者、瑞典乌普萨拉大学古生物学家Martin Qvarnström告诉《Popular Science》。“我们发现了骨骼、牙齿、鱼鳞、植物碎片,甚至还有微小的甲虫,这让我们得以一窥古代的食谱。”

这些标本发现于今天的波兰,可追溯至晚三叠世和早侏罗世。在这个时代,地球的陆地被锁定在一个名为盘古大陆的巨大超大陆中。当这块陆地开始分裂时,内陆海域为之前干燥的气候带来了更多的湿润和湿度。
“在三叠纪末期,[波兰]盆地变得更加潮湿,蕨类植物和各种喜湿植物蓬勃生长,”研究合著者、乌普萨拉大学古生物学家Grzegorz Niedzwiedzki告诉《Popular Science》。“植食性恐龙喜欢这些蕨类森林,并以它们为食。”
起初,大型两栖动物和非恐龙爬行动物主导着这片土地,还有一些最早的小型哺乳动物、龟类和翼龙。然而,在大约2亿年前的三叠纪-侏罗纪过渡期,恐龙真正崛起并占据主导地位,而其他动物群则灭绝了。
在这项研究中,Qvarnström、Niedzwiedzki 以及来自挪威、波兰和匈牙利的古生物学家们检查了超过500件被称为“粪石”的消化道残骸化石。他们利用先进的同步辐射成像技术,详细观察了这些化石粪便——也就是粪化石——的内部隐藏部分。他们结合气候数据和其他化石信息,识别出了植物和动物猎物的未消化食物残渣,从而重建了恐龙在盘古大陆北部地区占据主导地位时的生态系统结构。

“我认为恐龙在这个世界里感觉很好,它们漫步在河流泛滥的平原上,寻找最好的进食地点,”Niedzwiedzki 说。“偶尔可能会发生戏剧性的事件,比如一群植食性动物遭到捕食者的袭击。我们发现了它们数量众多、带有大爪印的三趾痕迹,长约40厘米(15英寸)的捕食者足迹。”
一些粪便化石含有鱼类、昆虫、大型动物和植物的残骸。另一些则含有被捕食者咀嚼过的骨头,这些捕食者会咬碎骨头以获取各种盐分和骨髓,这与现代鬣狗的行为相似。来自长颈蜥脚类恐龙——最早的植食性恐龙之一——的粪化石中含有大量的树蕨和其他植物。

“在一个粪化石中,我们发现了保存得极其完好的植物残骸,它们保存得非常精细,例如细胞或叶子中的各种结构,”Niedzwiedzki 说。“它们通过了恐龙的消化道,很可能得益于细菌的作用,所以保存得很好。”
植食性恐龙的粪便中还发现了木炭的痕迹。研究团队认为,蜥脚类恐龙食用木炭是为了中和消化道内的有毒物质,因为蕨类植物可能对植食性动物有毒。
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据研究团队称,这项研究填补了我们对恐龙进化理解上的一个3000万年的空白。尽管我们对其生活和灭绝知之甚多,但导致它们最终作为物种取得成功的生态和进化过程却知之甚少。
“研究2亿多年前恐龙崛起的过程,感觉或许很遥远,但它本身就引人入胜,并且与今天息息相关,”Qvarnström 说。“了解恐龙是如何占据主导地位的,能让我们认识到气候变化和灭绝事件的长期影响。这些古代的模式可以帮助我们更好地理解当前和未来气候变化与灭绝的挑战。”