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五月天手机 _自然博物馆“明星化石”将“变身”,听科学家讲小学课文《黄河象》的故事

2019-08-13 14:50:51 | 编辑: | 有人参与 | 来自:

还记得小学课文《黄河象》吗?这具化石在北京自然博物馆已展出45年,它马上将以新的形象示人。科学家们的古象研究故事很精彩。

撰文/供图 王宝鹏 刘迪 张玉光 (北京自然博物馆)

图文编辑/丁林 新媒体编辑/吕冰心

化石是历史长河留给人类的宝贵资源。在我们古生物科研人员眼中,任何一块化石都有不可替代的价值。如果将地层比作一本书,那么化石就是其中的文字,是我们了解地球生命演化,恢复古环境、古生态必不可少的钥匙。

任何一次化石发现,都会带给我们巨大惊喜和期盼。像侦探破案般发掘出化石,再一步步抽丝剥茧、破解其中蕴藏的密码,是我们工作的最大动力。

“黄河象”化石就是个典型的例子。黄河古剑齿象是20世纪中国古生物学的重大发现之一,在发现时就被广泛报道,引起热烈反响。后来,由科普作家刘后一创作的《黄河象》选进小学五年级语文教材,让黄河象印在了几代中国人的心里。

自然博物馆“明星化石”将“变身”,听科学家讲小学课文《黄河象》的故事

黄土高原上怎么会有大象?

1973年1月下旬,古生物学界迎来了一次大发现:甘肃省合水县马莲河畔的河口工地上,当地农民在修水电站时,发现了两根形似木头的“龙骨”。河口水电站工地的负责人闻讯迅速保护了现场,并告知了合水县文化馆。

自然博物馆“明星化石”将“变身”,听科学家讲小学课文《黄河象》的故事

△黄河象化石地点全景(图片来源:《黄河象》)

由甘肃省文物考古研究所的谢骏义先生、兰州大学的谷祖刚老师以及合水县文化馆的许俊臣先生初步考察后,认定出露的“龙骨”为大象的门牙化石。当地有关部门以及长庆油田地质工作者接到消息后十分重视,也迅速行动起来。到了当年4月初,一支由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、甘肃省博物馆、庆阳地区文化馆以及合水县文化馆组成的联合发掘队,开始了对古象化石的艰苦发掘工作。

干旱温凉的黄土高原发现了古象的消息一经传出,就引起了远近群众强烈的兴趣,带着质疑与好奇的乡亲络绎不绝地前往观看——据发掘队粗略统计,前来参观的民众达两万多人。发掘队在开展科研工作的同时,还要向群众进行科学普及,其热闹场景可想而知。

在那个科学普及程度不高的年代,“在黄土高原发现大象化石”对许多人来说无异于天方夜谭——人们没法理解,大象怎么会在干燥的黄土高原上生活?

自然博物馆“明星化石”将“变身”,听科学家讲小学课文《黄河象》的故事

△图片来源:《黄河象与远古动物》

其实,哪怕是在近半个世纪后的今天,我们在给博物馆里的观众普及科学知识的时候,也经常感慨人们科学常识的缺失。科技创新和科学普及是创新发展的两翼,科学普及之路任重而道远。

象头的发掘尤其艰难

化石发掘需要专业的技术和手段。我们在开展野外发掘工作时,总要想尽一切办法保护化石的周全,一丁点的疏忽和大意,都可能会带来不可挽回的损失。

当年古象的发掘工作,由古脊椎所的郑绍华、赵聚发先生作为技术指导,谢骏义先生负责行政事务。最先被挖出来的是象头,在象头的下面和周围还发现了脊椎骨、肋骨、腿骨等。随着发掘工作的进行,一具完整的大象骨架逐渐呈现在人们的面前。

自然博物馆“明星化石”将“变身”,听科学家讲小学课文《黄河象》的故事

△图片来源:陇东报

挖掘象头对那个时代的发掘队而言,是个空前的挑战。古象虽然体型硕大,但骨皮很薄、骨质极为疏松。古象头骨尤其脆弱,其内部呈蜂窝状,特别松脆。如果贸然挖掘,必然会导致其断裂破碎,头骨一旦破损又极难修复。

发掘队想尽了一切办法对象头进行了加固:首先在头骨表面反复涂刷稀胶,然后在顶部钻孔,将一桶又一桶的稀胶灌入颅腔。等稀胶干结以后,再用棉纸和石膏裹在化石表面进行加固。其他的脊椎骨、四肢骨、肋骨、趾骨等,也都用这种方法进行了加固。

为了将头骨完整地搬回去研究,现场科研人员还采用了“套箱法”,即先把头骨化石的周围凿开、套上箱子,然后在箱子内灌上石膏加以保护,最后把箱子封好。历经一个多月的发掘工作后,古象全身的骨骼变成了12口大箱子,其中最大的就是头骨化石。

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△图片来源:陇东报

装象头的“套箱”重达3吨,当时发掘队召集了40多人都未能将其拖动,最后不得不拓宽道路,让拖拉机将套箱拖拽到汽车能抵达的河滩上,同时又从长庆油田借来两辆卡车,才将黄河象化石拉至西安西站,随后由火车运至北京。

到达北京的古象头骨经过了科研人员的精细修复。剔除围岩后,它也还有1吨多重。

保存最好的剑齿象化石

化石被发掘回来以后,科学家要还原它的真面目。我们会对化石进行科学的描述,然后根据化石的解剖学特征,对它们进行分类命名,在“生命演化树”上帮它们找一个准确的定位。

古象化石运抵北京后,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所投入多人进行修复、复原和装架工作。依据黄河象化石的门齿和臼齿特征,科学家在1975年将其命名为“黄河剑齿象”(Stegodon huanghoensis),剑齿象是物种的属名,Stegodon源自于古希腊语,steg意为屋脊,odon意为牙齿,Stegodon意即“屋脊齿”。由于它被发现于黄河流域,研究人员给它取了种名“黄河”(huanghoensis)。

自然博物馆“明星化石”将“变身”,听科学家讲小学课文《黄河象》的故事

△剑齿象(右图)的象牙不仅长,还相互贴近。在许多当代复原图中,年长剑齿象的象鼻都撇在一侧(来源于网络)

后续的研究发现,黄河象应该属于师氏剑齿象(Stegodon zdanskyi)。师氏剑齿象由霍普伍德(Hopwood)在1935年命名,黄河剑齿象与师氏剑齿象有些不同,但它们之间的差异没有达到种群之间的差别,属于“同物异名”,依据古生物命名的时间优先法则,1975才命名的黄河剑齿象,应该归入师氏剑齿象(Stegodon zdanskyi)。不过,由于黄河象这个名字早已经蜚声海内外、深入人心,因此至今仍被人们沿用。

黄河象的发现震惊了世界。它是世界上保存最完好的剑齿象化石,除了尾椎缺失外,其他骨骼几乎全部被保存下来,甚至难以发现的舌骨也完整留存,在一百多块脚趾骨中,直径近3~4厘米的末端趾骨也都保存完好。

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△黄河象舌骨化石,1a、1b分别为左右舌骨大角(图片来源:《黄河象》)

黄河象的躯体高大,肩高4米、体长8米,门齿长达3米。化石的个体之大、时代之早、保存之完整,迄今都是世界唯一。

化石诉说古老的生命故事

科学家根据化石的骨骼特征和牙齿磨蚀程度推断,这是一头老象,喜欢吃鲜嫩的树叶和树枝(与今日的非洲象相似)。此外,从化石的身躯巨大、头骨呈方形、门齿粗壮、骨盆较窄、骨盆腔不光滑等一些特征来推断,它应该是一头公象。

随着研究的深入,黄河象的故事也逐渐清晰地呈现在研究者面前:它的生活年代为200多万年前的早更新世,当时的陇东地区还属于炎热干燥的热带或亚热带气候,与现在的气候大为不同。当时的黄河象是陇东草原的霸主,它们成群结队地觅食、嬉戏,与成群的三趾马、羚羊和鸵鸟等动物和睦相处。

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△黄河象生活场景复原图

有一天,一头年老的公象来河边喝水时,失足陷于泥潭之中。老象发出求救的吼声,整个象群都前来搭救,领头的母象奋力用长鼻抓住它的尾巴,但老象依旧在越陷越深——突然间,老象的尾巴被拉断了,它完全陷入了泥潭之中,身躯被泥沙迅速掩埋起来。

历经二百多万年的埋藏,老象的皮肤与肌肉早已腐烂,骨骼被保留下来形成化石;它断掉的尾巴在草原上遭受风吹日晒,最终消失了。这是目前人们对于黄河象缺失的尾椎做出的最合理的解释。

黄河象与自然博物馆的缘分

著名科普作家刘后一先生所著的《黄河象》开篇第一句是“北京自然博物馆的古生物大厅里,陈列着一具大象的骨架,这就是古代黄河象骨骼的化石。”

如今我们来到北京自然博物馆工作,能和它零距离接触,总有种莫名的亲切感——《黄河象》曾多次被选入小学语文课本中。一代又一代的人读着黄河象的故事长大。我们小时候也曾经在读着黄河象的故事时,想象过它失足落水的场景。

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黄河象化石之所以能来到北京自然博物馆展出,要得益于博物馆的第一任馆长杨钟健先生。当时杨先生是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所所长,同时兼任北京自然博物馆馆长。1973年,为了拍摄科普电影《黄河古象》,黄河象的化石被装架至北京自然博物馆,后来于1974年10月在北京自然博物馆展出。

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△杨钟健先生在研究黄河象化石

古象的雄姿,震撼了无数人。随着科教片《黄河古象》、小学语文课文《黄河象》,以及《人民画报》相关报道的传播,它也走向了全世界。

自然博物馆“明星化石”将“变身”,听科学家讲小学课文《黄河象》的故事

△《人民日报》报道黄河象发现的版面

1980年,黄河象随“北京猿人展览”东渡日本展出。由于化石的头骨太过沉重,因此只有身体骨骼化石随展览在东京、大阪、名古屋、北九州巡回展出。从日本展出归来后,躯体骨骼化石被保存至中国科学院古脊椎动物与古人类研究所至今,而头骨化石一直被保存在北京自然博物馆。

黄河象身体骨架离开北京自然博物馆以后,有不少中学生仍慕名前来博物馆观看黄河象,最终却失望而归。为了弥补这一遗憾,北京自然博物馆决定重新翻制一具黄河象的模型,将古象“请回来”。

因为陈列的黄河象模型是依据化石本身复制的第一具模型,和真标本最为接近,于是博物馆专门前往甘肃省博物馆复制黄河象模型,在甘肃省博物馆的大力支持下,模型复制工作在短时间内顺利完成。1993年国庆节前夕,新复制的黄河象运达了北京自然博物馆,久别的黄河象又重新回到了观众的面前。

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△甘肃省博物馆的黄河象化石复制模型(来源于网络)

自1974年黄河象首次在北京自然博物馆展出开始,二者就结下了不解之缘。如今,宝贵的黄河象头骨仍然保存在博物馆中。大自然留给人类的这一宝贵资源,我们始终在无微不至地精心呵护着——化石是一种特殊的岩石,长期暴露在空气中也会发生风化。因此,每过几年我们就要为其“刷牙洗脸”,清除掉化石表面灰尘后再刷上一层专门调制的稀胶来减缓风化的速度。

“再见”黄河象

1974年10月黄河象正式在北京自然博物馆展出以后,至今在我馆展出已有45年。黄河象作为世界上最完整的一具剑齿象化石,是我馆最有代表性的“明星化石”之一。 在经历过4次改陈的古哺乳动物展厅,黄河象一直都是展览的主角。

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△改陈之前的古哺乳动物展厅,黄河象化石是展览的主角

近十几年来,关于哺乳动物的起源和演化又有了许多新的化石材料发现,当初的展览已经无法科学诠释古哺乳动物的发展演化。为了让观众获取最新的科学知识,博物馆决定重新对古哺乳动物展厅进行改陈。由于展厅面积仅有400平米,为了展现更多近年发现的古哺乳动物的化石珍品,博物馆内几经讨论,决定不再展出黄河象的整体骨架,而将承载了几代人回忆的黄河象头骨化石作为新展厅的重要展品。

黄河象的整体骨架模型虽在新展览中消失,但我们仍可“再见”黄河象的头骨真品,让更多观众看到这个历史的见证者。

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△新展厅仍保留了黄河象头骨化石

新的“古哺乳动物专题展览”相比改陈前的展厅,化石展品数量增多,共展出了107件化石展品,包括了整个哺乳动物演化支系的大部分动物。重要标本有中华侏罗兽、双钵翔齿兽、南雄阶齿兽、剑齿虎、巨鬣狗、三趾马、猛犸象、巨犀、和政羊等。庞大的象类家族中的黄河象、铲齿象等化石标本,仍是被重点保留下来的特色。

在布展的过程中,重达1吨的“大脑袋”还是给我们带来了不少难题。为了能把黄河象的头骨安稳放到展柜中,布展的工作人员要先把它架起来一点点,在下面垫木头,再架起来一点,再垫……直至头骨抬升到1米高时,用起重设备将其横推到展柜中去。这个展柜也是专门为黄河象定制的,具有钢架结构,能够承受2吨重量。

黄河象从被发现的那一刻起,就注定了不平凡。它的形象早已深入人心——几十年过去了,一代代青少年读着它的故事,前往博物馆一睹它的雄姿,品味它的神奇;如今,它仍默默地陈立在博物馆里,诉说着自己的故事。我们希望,未来会有更多人记住它,了解它辉煌的过去。

参考文献:

1.《人民画报》,人民画报社,1974年第12期,总318期。

2.《黄河象》,黄河象研究小组著,1975年,科学出版社。

3.《黄河象与远古动物》,北京自然博物馆著,1996年,农村读物出版社。

4.《追忆黄河象——一个考古人的手记》,谢骏义,2017年,科学出版社。

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出品:科普中央厨房

监制:北京科技报 | 科学加客户端

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