熱河生物群

二十世紀20年代初期，在中國的熱河地區進行地質工作的主要是外國人。

1923年，美國地質學家葛利普首先提出了“熱河系”（JeholSeries）的概念，專指凌源地區含化石的地層。1938年，他又提出了“熱河動物群”的概念，代表這樣一套地層中動物化石組合。此後，日本學者在這套地層中相繼發現了一些脊椎動物化石如滿洲龜、滿洲鱷、矢部龍等。

直到1962年，中國地質學家才開始對這一地區的地層古生物進行研究。並有了實質性的貢獻。著名古生物學家顧知微院士在無脊椎動物與生物地層研究的基礎上，發展了葛利普的“熱河系”和“熱河動物群”，建立了“熱河生物群”，並認為它的代表性化石屬種包括東方葉肢介、三尾擬蜉蝣、戴氏狼鰭魚。自此，熱河生物群的研究一直沒有中斷過。

二十世紀80年代末至90年代末，遼西熱河群地層中發現了數十個重要的以鳥類和恐龍為代表的脊椎動物化石點：1988年，遼寧省朝陽縣勝利鄉發現三塔中國鳥；1990年，周忠和在朝陽波羅赤九佛堂組中發掘出燕都華夏鳥；1993年，在遼西的北票縣上園鎮尖山溝義縣組下部發現了原始鳥類——聖賢孔子鳥和原始哺乳類——五尖張和獸……自20世紀90年代以來，在遼寧西部地區陸續發現了20餘個門類，數以千計的精美古生物化石。

化石分佈之廣、數量之大、種類之多、保存之好、信息之全轟動了世界。特別是以保存許多生物的軟體組織特徵而聞名於世，包括恐龍、鳥類、翼龍和哺乳動物中發現的羽毛、毛狀物和毛髮，以及許多生物中都保存的軟組織結構如皮膚印痕、軟骨結構、角質喙等。因此，熱河生物群被稱為被譽為“20世紀全球最重要的古生物發現之一”，世界級化石寶庫，中生代的龐貝城。

熱河生物群可以分為熱河動物群和熱河植物群兩部分，很長一段時間內，由於對植物化石的發現和了解都不多，所以主要的研究實際上是針對熱河動物群的。自二十世紀90年代以來的研究，往昔的“東方葉肢介、三尾擬蜉蝣、戴氏狼鰭魚”已不能概括熱河生物的面貌。熱河動物群至少包括了腹足類、雙殼類、葉肢介、介形蟲、蛛形類、昆蟲、魚類、兩棲類、龜鱉類、離龍類、有鱗類、翼龍、恐龍、鳥類和哺乳動物等主要門類。其中，每一個門類又包括了多個次一級的分類單元。

熱河植物群和動物群相比，研究起步較晚，但也取得了不少成績。已經發現的植物有苔蘚、蕨類、銀杏、蘇鐵、松柏類和開花的植物。其中，銀杏、蘇鐵、松柏類尤其豐富。被子植物也正是從這一時期才開始出現的。著名的種類有遼寧古果、中華古果。

地層層序與化石組合

中生代侏羅紀—白堊紀早期，世界大多數地方還是海洋。而亞洲東部地區已抬升為陸地。那時，遼西一帶淡水湖泊星羅棋布，氣候濕潤。各種蘇鐵類、銀杏類、松柏類的裸子植物高大茂盛，高等開花被子植物也開始出現。湖泊中，鱘魚穿梭；湖畔沼澤中，螈、蟾、龜、鱷等兩棲類、爬行類四處遊走；翼龍、恐龍及原始鳥類迅速進化；五尖張和獸、金氏熱河獸等原始哺乳動物大量繁衍，形成了一個完整的生物鏈結構。但是這個時期，地殼運動加劇，火山噴發頻繁。大量生物因此窒息或中毒死亡，沉入湖底，在大量火山灰的埋葬下，與外界隔絕，為化石的保存提供了優越的條件。遼西地區含化石地層中一層層的火山灰，記載著一次次頻繁的火山噴發過程。

熱河生物群是中生代晚期分佈在東亞地區的一個著名土著性生物群。以熱河生物群為特徵的熱河群陸相地層，在中國遼西地區發育並出露最好。熱河生物群的研究雖然歷時較長，但真正在國際上引起強烈影響還是從20世紀90年代開始。這些影響無疑離不開一系列早期鳥類（如華夏鳥、孔子鳥和原羽鳥），帶羽毛恐龍（如中華龍鳥、尾羽龍和中國鳥龍），早期的哺乳動物（如張和獸與熱河獸），被子植物（如遼寧古果）以及其他許多重要生物門類化石的發現和研究。

繼張和獸熱河獸以後，遼西地區義縣組又發現一種原始的哺乳動物戈壁獸類，命名為爬獸。化石包括完整的頭骨，而且是立體保存。它一方面具有發育的齒骨—鱗骨關節、前臼齒和臼齒的分化等典型哺乳動物的特徵；另一方面也保留了一些類似爬行動物的原始特徵，因此被認為是熱河生物群已發現的哺乳動物中最原始的一種。

在昆蟲研究方面，建立了許多新的種類，許多科在中國都是首次報道。在此基礎上，對義縣組的沉積時期的古氣候進行了分析，認為當時在遼西地區存在複雜多變的氣候環境。此外，研究者還提出，遼西的義縣組和山東萊陽組時代相當。

2022年4月消息，中美科研人員在遼寧熱河生物群合作研究發現一件約1.2億年前的對齒獸類乳齒獸新化石標本，並通過對對齒獸兩大主要類群化石標本的頜骨和牙齒結構進行深入對比研究，為認識獸類的起源演化過程提供了新的證據。這項古生物研究重要成果由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所毛方園研究員、紐約美國自然歷史博物館孟津研究員等共同完成，其論文近日在國際專業學術期刊《波蘭古生物學學報》在線發表。

對於熱河生物群的時代歸屬，學界存在兩種不同觀點：一派認為是晚侏羅世（J3），另一方派認為早白堊世（K1）。雙方均是通過絕對年齡測定，支持晚侏羅世的代表人物包括羅清華、孫革、季強、陳丕基、任東等。支持早白堊世的一方包括侯連海、董枝明、徐星、顧知微、汪筱林等。

熱河生物群的發現和研究解決了很多古生物學難題。遼西發現的古生物化石几乎囊括了中生代向新生代過渡的所有生物門類，極大地豐富了熱河生物群的組合面貌，對研究熱河生物群起源，“帶羽毛的恐龍”與鳥類起源和羽毛起源的關係，對探討早期鳥類的演化，對考證哺乳動物和被子植物的輻射等均具有巨大價值。

地質學家把5.4億年前到現在的這一段地球歷史劃分為3個階段，並根據生物進化的順序和規律，把它們分別命名為古生代（5.4億～2.5億年）、中生代(2.5億～0.65億年)和新生代(0.65億年～今天)。顧名思義，它們代表了地球上的生物進化穿越‘古老階段’，經過‘中間階段’再到‘新生階段’的演替過程。熱河生物群屬於中生代，因此是一個既充滿生氣、又承前啟後的生物群。它主要生活在以遼西地區為代表的我國北方、蒙古、西伯利亞、哈薩克以及朝鮮和日本等地區，距離今天大約一億兩千萬年左右的白堊紀早期。遼西地區不僅是熱河生物群分佈的中心，而且其獨特而完整的陸相中生代地層同樣也堪稱世界一流，因此才得以保存了今天這樣一個世界罕見的化石寶庫。它所擁有的世界獨一無二的帶毛恐龍和豐富的原始鳥類化石使得這一地區成為研究鳥類起源的聖地。

1928年，美國地質學家葛利普在我國遼西進行地質工作的基礎上，第一次使用了“熱河動物群”這個名稱。1962年我國的古生物學家顧知微院士在此基礎上提出了“熱河生物群”的概念，它包括了動物群和植物群兩個方面的內容。熱河生物群的化石在我國的發現歷史很長，但是從20世紀90年代初開始，才在國際上引起了廣泛的重視。最早發現的重要化石是一些保存完整的早期鳥類，它們填補了鳥類演化在這一地質歷史時期的空白，隨後是一系列其他重要化石，如哺乳動物、帶毛的恐龍、原始的被子植物等的發現，把熱河生物群的研究逐步推向了國際前沿。

重要生物類群的起源，從來都是進化論者和神創者激烈爭論的話題。因此，找尋各門類生物之間的連接是古生物學家永無止境的追求目標之一。熱河生物群中就包含了許許多多這樣的工作，可以說它們為豐富生物進化論的學說提供了許許多多的實證。

從1995年至今，有關熱河生物群的發現和研究，我國學者僅在《自然》和《科學》這兩種國際頂尖雜誌上就發表了30餘篇論文，因此在學術界和社會公眾中均產生了較大的影響，並且成為我國地質科學研究中獨具魅力的一個研究領域，同時也是我國基礎科學研究的一個亮點。