作者:王宇 来源:中国科学报 发布时间:2022/6/26 20:38:00
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把史前长颈鹿复原出来,需要几步?

 

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盘角兽复原定稿  王宇供图

我将古生物科学艺术复原作为职业工作的主要方向,原因很简单——因为史前生命足够怪,却又怪得合情合理。将这些奇怪的推理相互连接、彼此关系就能窥到生命之网是如何生长、自然万物是怎样交互的。

无论是刷新自己对生命形态的认知,还是发自内心去享受进化力量所带来的颠覆震撼,抑或是单纯的猎奇心理、探索欲望,都能从古生物科研工作中获得极大的满足。

每一次,科学家把他们最新发现的化石骨骼摆在我面前,我都无法控制住自己在脑海里去勾勒它的形象。

最近一次,我花了近5个月的时间复原了一头“怪兽”。它最终的样子登上了《科学》杂志。

“它的头顶长着一个圆盘状的独角,很大,顶是平的,从角发育过程推测:怪兽活着的时候独角呈半球状,形似军用钢盔。独角前端两侧可能还各有一个小突起。”

“颈椎异常粗壮,比起正常动物关节面厚了许多,我们做了模拟碰撞力学研究,认为是适应激烈碰撞的特化结果。独角与颈椎的特性表明碰撞行为时常发生,可以判断它是一个善于碰撞的好斗角色。”

“估计该动物体重140千克左右,肩高120厘米以上。开始我们一直认为怪兽属于牛科,最近研究证明,怪兽是早期的长颈鹿,命名为獬豸盘角鹿。”

这是我从古脊椎所研究员王世骐老师那里得到的化石标本的核心信息,一起拿到的还有一份盘角鹿化石标本的三维扫描模型。

一个奇怪的颅顶、一串似乎比例失调的颈椎,外加似曾相识的脸部骨骼,构成了一个幽绿色的头颈骨。

最简单粗暴的复原方法是直接在眼眶里填上眼球,沿着骨骼外轮廓封闭出一个实体,用体面结构区别一下头颈口耳鼻,一个粗略的复原形象就有了。但是,那又有什么乐趣呢?

我拆开每一块骨骼,观察它们彼此的连接方式,模拟关节的运动范围,设想器官和组织复原的位置。我发现了一个问题:盘角鹿异常粗大的颈椎会侵占咽喉的空间,我试着加大颈椎与头骨的夹角,但并没有太多改善。

特化的碰撞结构显示,最佳的撞击姿势更接近于头部长轴与颈部呈直角时的状态,但在这个状态下容纳咽喉的空间会被颈椎侵占得更加彻底。这似乎不合理,出现了bug。这毕竟是一个曾经活生生存在过的真实生灵,而不是一个通过想象力赋予生命的幻想生物。

科学复原要求严格参考标本参数,骨骼化石的三维数据是古生物复原工作中最为重要甚至是唯一留存的结构蓝图,对于蓝图的主观变形是不可取的。模型数据中盘角鹿头颅和颈椎来自化石本体的等比例扫描,那矛盾只应该出现在后期拼接的脸上。假设面部结构可以前移,咽喉被侵占的空间似乎就可以得到释放。

带着疑问我来到王世骐老师办公室,他捧起盘角鹿化石,对照着相关现生动物的头骨标本,为我细细解说盘角鹿头颅的结构和相关的信息,并验证了我的假设。经过探讨比对,我们认为盘角鹿确实可能拥有一张更狭长的面孔。

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数字模拟盘角兽碰撞姿态(左上)解剖姿态(右上)头颈肩角度

原始面部复原对咽喉部空间的侵占模拟及原始复原头骨顶视图(左下)

改进面部复原对咽喉部空间的释放模拟及改进复原头骨顶视图 (右下)  王宇供图

盘角鹿头部的复原雏形在其骨骼的合理复原之后,又经过几次调整顺利完成了。与我熟悉的爬行动物的头部复原不同,哺乳动物头部的软组织轮廓和骨骼轮廓并不完全贴合,有些甚至差别很大,比如鲸、河马,需要借助一些关键骨点去明确复原结构;还有一些角质的构成无法形成化石,如盘角鹿半球形的独角,在化石上的留存其实是一个很平的骨质盘座,真正的角则发育在这个基座之上。

好在,可供参考的现生哺乳动物材料还是很丰富的,比如长颈鹿、霍加狓、羚羊以及其它的牛科动物,它们的影像和解剖学资料都比较容易获得。比较解剖学更是常被应用于古生物复原工作:相近的种类、相似的结构、相同的功能、类似的行为、近似的环境……自然界中有很多规律可循,很多原理共通,比如鲨鱼、海豚和鱼龙,比如飞鸟、蝙蝠和翼龙,身世虽不同宗,但身段却异曲同工,这便是功能和形态在自然选择下的趋同。

评价一件科学复原作品的合理性,其中一个有趣的方法就是通过客观的科学构架,去假设复原生物真实复活,它们所被设定的生物结构是否真的可以正常运作、维持生命,是否可以帮助它们应对所处的环境。也许听起来有些玄幻,但这种思维方式有助于同时打开多个维度去评价生命形态的可能性。

关于躯体的复原,经历了很多次的改版,大致我们尝试过两版的羚羊型,和一版西瓦兽型(一种粗壮型的古长颈鹿)。因为没有直接的化石证据,所以我们主要通过以下三个方面去做复原考虑:动物形体的协调性——头身比例协调;有助于碰撞行为的体形——健壮稳定;生存环境对体形的选择——林地活动短腿更灵便。

综合以上几点,西瓦兽型的形体被认为是更合理的可能。但初始120厘米的肩高推测,在复原上会形成很奇怪的头身比例。视觉上的协调,可能是人类与生俱来辨别“自然”和“非自然”、“真实”和“非真实”、“和谐”和“非和谐”的先天性审美。在没有确凿证据前我们更倾向于这种协调,最终我们估计盘角鹿的肩高在90~100厘米区间。

一个完整的科学复原过程一定是由内而外的,一件专业的科学复原作品也一定可以“由外见内”去鉴赏。

简单来说,古生物科学生态复原的逻辑思路即是骨骼—肌肉—皮肤—皮肤衍生物—动作—行为—环境交互。由于它们互为因果,所以顺序反过来也是一样的,任凭复原形象披毛戴羽,无论复原姿态静止或者灵动,都可以感受到内在的解剖结构与之呼应,外在的环境因素与之共鸣。

复原工作者在每个阶段的思考与体悟都会在作品上留下痕迹,这些细节的处理往往是最耐人寻味的,就像画家的笔触、雕塑家的刀痕。

关于体色和斑纹的设定,主要来自两个方面的考虑。其一,环境因素,干旱的疏林草原,背景色与今日的非洲稀树草原类似,动物的体色与花纹在视觉层面主要用于交流或保护。哺乳动物大多没有绚丽的色彩,生存于林地的种类往往发育有斑纹——这有助于它们在斑驳树影间隐匿身形。盘角鹿的底色选择了大地色系的保护色,腹浅背深,配有暗色的斑纹。

其二,演化的伏笔,体现在斑纹形式的选择上:将长颈鹿典型的马赛克式几何斑纹以及霍加狓臀部的平行条带状花纹引为元素、疏弱化处理后再现于盘角鹿皮毛之上,这是一种人为的主观的导向手法,暗示着其中的演化联系。

最后复原的是运动形态。我盯着显示器,一帧一帧地反复观看牛科动物的碰撞视频。我分别得到了盘羊和麝牛碰撞行为的定格参考:它们的起势不同、蓄势不同,收势也不同。

盘角鹿,那些特化的骨骼注定是它天生的破门器,它会怎样碰撞,会如何开始、如何结束,是怎样的力道,我们也许永远都只能猜想。最终,我参考了盘羊和麝牛的姿势设定了两套不同碰撞形态的场景复原小品,不知在定格的静态复原中,是否也能让观者听到遥远世界那声声回响。

 
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