1.25亿年前，披着羽毛、身长9米的“华丽羽王龙”被喷发而出的火山灰瞬间吞噬。今天，它的化石成了蜚声海内外的“明星”。

家族谱系

本月初，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的徐星研究员及其团队的论文《中国发现迄今体型最大的带羽毛恐龙化石》在英国《自然》杂志上刊发。“华丽羽王龙”的发现，使得带羽毛恐龙的体积上限达到了过去没有想到的程度，这颠覆了恐龙在大型化过程中羽毛会逐步退化的观点。

化石来自三只恐龙，一只成年的和两只幼年的。“每只的具体年龄目前没有确定，体形最大的成年恐龙与体形最小的幼年恐龙相差8岁。”研究团队成员王烁告诉本刊记者，“最大的这只体长大约9米，体重1.4吨。这之前，我们在辽西热河生物群发现的最大个体的带羽毛恐龙是‘意外北票龙’，体重仅有‘华丽羽王龙’的1/40。”

澳大利亚科学家 Brian Choo绘制的“华丽羽王龙”与两只“意外北票龙”(左下)

“华丽羽王龙”的意思是长有华丽羽毛的暴龙。“称之为‘华丽羽暴龙’也没问题，我喜欢叫它‘华丽羽王龙’，更好听，也更有中国味儿。”徐星说。

恐龙有两大类群，蜥臀目和鸟臀目，其中蜥臀目又分为蜥脚类和兽脚类。暴龙属于兽脚类，它们可能是有记录以来地球上生存过的最大型的肉食性恐龙。暴龙拥有庞大的身形，粗壮的后肢和有力的下颚，有快速奔跑能力，因而占据着食物链的顶端。霸王龙是广为熟知的家族成员，身长约13米，生长于白垩纪末期。而“华丽羽王龙”生长在早白垩纪。从时间顺序上，可以将“华丽羽王龙”简单理解为霸王龙的祖先。“华丽羽王龙”的化石出自我国辽宁省，而霸王龙则主要生长在北美地区。“华丽羽王龙”的“长相”有许多特征，例如，它的头顶有低矮的“冠子”——包含着瘤状结构的脊状物，它的鼻孔形状比较狭长等。

在暴龙家族中，“华丽羽王龙”并不是第一个被发现有羽毛的。《自然》杂志早在2004年，就发表过发现并研究“帝龙”的论文。徐星对其羽毛的描述是：“下颌和尾巴尖端周边发现有纤维构造物，尾骨化石上的羽毛长约2厘米。”与“帝龙”一样，“华丽羽王龙”化石可以作为鸟类由恐龙进化而来的有力佐证。

大型恐龙长羽毛，显然与传统印象中恐龙遍体鳞片的冷血动物形象相悖。那么体形最大的食肉恐龙霸王龙到底有没有羽毛呢？“问题就在这儿，目前只有有限的证据表明霸王龙体表是鳞片，而非羽毛。”徐星告诉本刊记者，“并且只在霸王龙的脚部和臀部发现了鳞片，至于其他部位则缺乏直接证据。”

据徐星介绍，这次“华丽羽王龙”化石的发现可以得出的结论是：“在食肉恐龙中，羽毛的分布可能相当广泛。”他罗列了中华龙鸟、意外北票龙、千禧中国鸟龙、尾羽龙、原始祖鸟、小盗龙、义县龙、帝龙、近鸟龙、晓廷龙等已经发现的长有羽毛的食肉恐龙。

恐龙为什么长毛

“华丽羽王龙”的羽毛长得什么样子呢？徐星告诉本刊记者：“非常原始的羽毛，可以用小鸡的绒毛来形容。”这个说法强调的是，从功能上讲，其羽毛像小鸡绒毛一样起到保温的作用。实际上，“华丽羽王龙”的羽毛又长又硬，平均长度15～16厘米，这在已经发现的带羽毛恐龙中算得上最长的之一。这次发现的羽毛主要在成年那只“华丽羽王龙”的尾巴上，较小一只的腿部和臀部，还有最小那只的脖子和前臂部分。其中，最小那只“华丽羽王龙”的羽毛印痕最为明显。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员徐星

一走进徐星的办公室，本刊记者就注意到放在桌子上的“华丽羽王龙”化石标本，可以明显地看到一根一根的羽毛，条理清晰，非常密实。

“这是丝状结构的羽毛。”王烁介绍说，鸟类的羽毛一般分成两大类，绒羽与片羽，类似于小鸡绒毛这种的就是绒羽；而片羽则是有羽轴的，例如孔雀的尾羽。“华丽羽王龙”的羽毛并不像鸽子等鸟类的羽毛。鸽子的羽毛属于飞羽，中间有一个羽轴，两边是羽片，而且两边的羽毛并不对称，羽轴的一侧非常窄，而另外一侧非常宽，这种不等称的羽毛具有空气动力学的特性，只有这样的羽毛才能适合飞翔。

徐星认为，早白垩纪比霸王龙生长的晚白垩纪温度要低10摄氏度左右，“保温”的解释顺理成章。中科院之前对鹦鹉嘴龙等恐龙做过牙釉质中碳氧同位素检测的研究，推断出辽西地区在早白垩纪时的温度与现在辽宁地区的温度差不多，最热不超过20摄氏度。除了辽西，在日本和我国甘肃、广西等地的类似研究也证明了当时亚洲地区的温度较低。

徐星认为，“华丽羽王龙”的发现，加深了古生物学界对恐龙羽毛衍化复杂性的认识。

过去，普遍观点认为，动物在大型化的过程中羽毛逐步退化。以象为例，小象的身体表面长着软毛，而成年的大象没有长毛。热交换与表面积有关，热量的产生与体积有关，而表面积与体长是二次方的关系，体积与体长是三次方的关系。随着大象的成长，自身能够产生的热量足够多，相对散热面积变少，所以并不需要羽毛。按照该观点，像“华丽羽王龙”这样体长9米的大型恐龙，相对散热面积足够少，羽毛对于它而言完全没有存在的必要，更何况传统上认为恐龙是冷血动物。

但现在看来，恐龙大型化将导致羽毛退化的观点并不全然正确。能够解释“华丽羽王龙”带羽毛的原因有两个：第一，恐龙的生理结构和新陈代谢方式与现在的动物差异明显，也就是说，即便大型恐龙长有很厚的羽毛，产生的热量也不会扰乱其生命体征；第二，带羽毛恐龙生存环境的温度较低，目前这种观点具有一定的证据支撑。

至于气候条件与身体大小，哪一种因素对羽毛的衍化具有决定性作用，则是目前的难题。前者的例子比如电影《冰河世纪》里的猛犸象曼尼，还有同时期的披毛犀、爱尔兰麋鹿等；后者比如非洲草原上的鹿、狼、土狗等，虽然温度高，仍然需要厚厚的毛皮。“有很多种可能性存在，限于化石材料的局限，目前还无法确定。”徐星说。

团队成员与研究流程

如果把震惊世界的“华丽羽王龙”化石看做“明星”，那么徐星及其团队无疑是它的“经纪工作室”。这个科研团队有明确分工，照相、绘图、形态学描述、电子显微镜观察，各司其职，他们的研究由国家自然科学基金会和国家重点基础研究发展计划项目共同资助。

徐星告诉本刊记者，2009年10月，他第一次见到“华丽羽王龙”化石是在山东诸城恐龙博物馆，一大一小两只恐龙的骨骼，在岩石板上连在一起。2010年初，他又在内蒙古二连浩特博物馆见到了另一只幼年恐龙的化石。这三只恐龙化石均发掘于辽宁省朝阳市下辖的北票市巴图营子。

化石修理技师余涛向本刊记者讲述了使用石膏和麻布条在野外采集化石的方法。野外的化石由于长期暴露风化可能导致材质疏松，不容易被完整取出，所以把化石包在定型的石膏壳内，就不用担心化石会被磕碰、损坏，也方便运输。

“华丽羽王龙”头骨化石

他拿到“华丽羽王龙”的“皮劳克”（“皮劳克”一词是俄语的音译，意思就是“石膏壳”）后，先用电锯把厚厚一层的石膏切开，这时看到的化石与在野外发现时没有什么分别，化石骨头还没有从岩石中暴露出来。再用刷子、剔针、风刻笔等工具进行精细的修理，根据骨头的轮廓，把周围的土石一点点扫开、剃开。“巴掌大的地儿，得剔七八天。”摄影师臧海龙在一旁补充说，“精细的地方要用显微镜，拿1/10毫米的剔针慢慢磨。”就这样，20块左右岩石板的筛选和修理做了快两年。

2011年9月，修理完成后，臧海龙开始对标本拍照。“铺在地上大约有10米多的长度，借了个摇臂，从高处用俯视角度拍。”《自然》杂志上发表的头骨复原图和化石整体图都是在上千张拍好的照片中，考虑光线、分辨率等因素精心挑选出来，再经过后期处理的。

论文于2011年11月26日投稿，今年4月5日刊登。接下来的工作是确定“华丽羽王龙”羽毛的颜色。徐星说：“化石上的颜色并不是羽毛的原本色彩。因为色素体在几亿年的时间里并不会发生明显的改变，所以通过观察化石中的色素体，再对比数据库，就可以得到答案。”

古生物化石“圣地”

“华丽羽王龙”化石诞生于辽西热河生物群。

这里的化石除了保存有骨骼信息，还保留着羽毛印痕、皮肤印痕等软体组织信息，这在世界上是非常罕见的。能够保存软体组织信息的地区在世界上凤毛麟角，除了我国的辽西，还有德国巴伐利亚州的索伦霍芬。但是，索伦霍芬发掘出来的化石总数和带有羽毛的恐龙化石标本数量都要比辽西少得多。

因此，古生物保护专家、《辽西化石新闻大视野》的作者张万连称辽西热河生物群“在世界上是独一无二的”。他告诉本刊记者：“世界上其他地区不一定没有带羽毛恐龙生活过，只不过没有机会形成保存这么完好的化石。”美国恐龙与古鸟类学家奥斯德姆也曾评价辽西：“世界上没有其他地方在如此关键的时间，保存如此完好的、如此多的化石群落。”

据中国科学院地质与地球物理研究所的张凡考证，1928年美国地质学家葛利普提出了热河动物群（Jehol Fauna）的名称，“Jehol”为热河的韦氏音标，该地区属于当时热河省的东部地区，即现在辽宁省的西部。1962年，我国古生物学家顾知微正式提出热河生物群（JeholBiota）的说法。

张万连向本刊记者介绍，在1亿多年前的早白垩纪，辽西地区的气候与现在相仿。有两个主要因素使得这里古生物的保存完好得仿佛时间凝固一般：一是到处是水，湖泊遍地；二是受太平洋板块活动的影响，火山喷发频繁。当时，在地表50米范围内，因火山喷发产生的有毒气体弥漫，岸边的恐龙、空中的鸟类、水中的鱼类随时可能出现集体死亡；同时，大量的火山灰沉降到水里，灰遇到水，变成泥，把古生物压在水底，迅速掩埋。由于火山灰沉积得很厚，水中也是缺氧的环境，所以还没有等尸体腐烂，石化的过程就完成了。火山灰颗粒细腻，而且把动物尸体压得比较密实，软体组织信息等生物细节得以保存下来。张万连向本刊记者描述：“很多化石还保存了动物‘最后的晚餐’的食物残迹，保存了酣睡中的鸟类，这些化石向世人展示着早白垩纪时期生物界的奇妙图景。”辽西热河生物群也因此被称为“史前的庞贝城”。

“原来科学家在复原恐龙的时候，其体表全部覆盖着鳞片，但现在，大多数的食肉恐龙都画有羽毛，这一转变要归功于辽西的化石。”徐星说。此外，英国《自然》杂志高级编辑纪恒瑞2010年曾高度评价辽西对于古生物学界的重要价值：“随着不同形态羽毛恐龙化石在辽西地区被发现，鸟类起源于恐龙的学说已经没有争论了。”

1996年，中华龙鸟成为在辽西发现的第一个长“毛”的恐龙。1998年，研究者发现千禧中国鸟龙身上的细丝状皮肤衍生物具有分叉结构，比中华龙鸟的原始状态羽毛有所进化。2009年发现的赫氏近鸟龙是世界上最早的带羽毛恐龙，比中华龙鸟早2000万到3000万年，比始祖鸟早几百万年到1000万年。还是2009年，属于鸟臀目异齿龙类的“孔子天宇龙”的发现，证明恐龙中鸟臀目与蜥臀目两大类群中都有带羽毛的恐龙个体。自上世纪90年代以来，随着20多种带羽毛恐龙化石的发掘，辽西热河生物群颠覆了国际古生物学界之前对恐龙外形与羽毛衍化的认识，并成为古生物学向往的“圣地”。