鹦鹉嘴龙属(Psittacosaurus)是博物馆内观众最熟悉的恐龙类群之一,这类生活在白垩纪早期的植食性恐龙,化石数量丰富且分布广泛。从一百年前首次报道Psittacosaurus在蒙古发现(Osborn, 1923, 1924),至今已确立了12个有效种(Napoli等, 2019)。这些物种主要出土于东亚的中国、蒙古、俄罗斯等地,在东南亚的泰国也曾有过化石发现报道(Napoli等, 2019; Sereno, 2010),已发现的化石从刚孵化的幼体到成年个体的完整发育序列都有记录,为古生物学家探索恐龙生长发育与行为习性提供了宝贵素材。近日,吉林大学恐龙演化研究中心团队与多伦多大学合作者在《中国科学(地球科学)》发表研究成果,升级了人们对鹦鹉嘴龙摄食行为的传统认知——不足1岁的幼年鹦鹉嘴龙,也会摄入胃石辅助消化。
此前的化石记录显示,亚成年或成年鹦鹉嘴龙属个体中存在胃石的情况已受到广泛报道(Napoli等, 2019; Osborn, 1924),但尚未有化石证据表明刚孵化的幼体也具有胃石(Zhao等, 2013b)。有学者曾将鹦鹉嘴龙体内的胃石与其喜食硬质植物的食性联系起来,认为其具有辅助消化的作用(Sereno, 1990),这类恐龙是否要到成年以后才会形成吞石助消化的习性一直存在争议。胃石在其他恐龙类群中已被用于研究迁徙行为与重建生态习性(Wings, 2007; Malone等, 2021),这体现了其在古生物研究中具有巨大的潜力。然而,通常难以判断生物体内的胃石是有目的性的主动摄入,还是埋藏过程中的意外嵌入。

图1 同一巢穴内的Psittacosaurus集群化石(JLU DERC-Z0007,共13个个体)
在本项研究中,研究团队描述并研究了收藏在吉林大学地质博物馆、吉林大学恐龙演化研究中心(dinosaur evolution research center,DERC)的一窝呈集群保存状态的Psittacosaurus化石(JLU DERC-Z0007)。该标本产自辽宁省北票市陆家屯义县组地层,包含了13具保存完整的鹦鹉嘴龙幼体,它们来自同一巢穴,骨骼连接完好且朝向一致,属于原地埋藏的集群化石(*这件特殊的化石被研究人员戏称为“十三太保”,后续将有相关科普文章推出)。研究方法聚焦于个体发育以及进食行为的解析。利用对消化系统中的石块进行了详细检测,以验证其是否属于胃石;利用组织学的方法,判断化石所处的生长发育阶段,及其是否经历了姿态转换。
图2 Psittacosaurus sp.(JLU DERC-Z0007)股骨组织学结构
为确定这些恐龙的年龄,研究人员对标本JLU DERC-Z0007中4个不同体型个体的股骨进行了骨组织学分析。生长停滞线(lines of arrested growth,LAGs)是判断个体发育阶段的关键显微结构特征之一(de Buffrénil等, 2021;Warren, 1963),每年沉积一次,而这些股骨切片中完全未发现生长停滞线或外周休止线,后者通常标志着生长减缓或停止。同时,骨组织学切片显示它们骨骼主要由编织纤维骨构成,编织纤维骨与平行纤维骨共同形成了初级骨单位,在骨组织结构中有大量细胞陷窝和密集的血管通道,这些特征都表明它们正处于快速生长阶段,死亡时年龄均不足1岁。此外,这些幼龙的体型远超已知同年龄段的鹦鹉嘴龙标本,它们的股骨最短为4.775cm,最长可达7.446cm,相当于Psittacosaurus. mongoliensis和P. lujiatunensis等鹦鹉嘴龙2-3岁时的体型,指示了其可能属于大鹦鹉嘴龙(P. major),但由于目前已知幼年鹦鹉嘴龙在种一级的鉴定特征不够充分,所以本文谨慎起见仍将研究标本当作未定种处理Psittacosaurus sp.。
研究发现,在这13个幼年个体中,每具骨架的腹腔区域都保存有大量是卵石状小石子,这些石子集中分布在肋骨下方。实验从13号标本中提取了全部33枚胃石,并进行岩性鉴定与分析。这些胃石形态从次棱角状至圆状不等,表面质地较为粗糙,多数呈略纺锤形或带棱角轮廓,平均长径为8.85mm,其中最大者长径可达15.13mm,总质量为11.14g,在标本中所占面积约为9.4cm2。尽管这些卵石仅发现于骨架的腹部区域,但在将其鉴定为胃石时仍需谨慎。根据Wings(2004)提出识别胃石的埋藏学标准,本研究中所有标本均满足以下条件:(1)卵石为原位保存;(2)卵石牢固嵌于凝灰岩基质中;(3)在较小区域内集中出现大量卵石;(4)所有卵石均与完整的骨骼相关联;(5)卵石主要位于个体胸腔的下部。此外,通过计算13号标本的体重,对比起与现存鸟类胃石质量与个体体重之间的回归线(Wings和Sander, 2007),拟合结果表明,该个体的胃石质量与体重数据与回归线高度吻合。这种跨类群的相似性表明,Psittacosaurus可能与鸟类类似,具有通过吞食石块辅助消化的行为。这一发现继续为Psittacosaurus使用胃石帮助消化的假说提供了新证据。

(Supplementary Figure 2) 取自3号标本中的部分胃石

(Supplementary Figure 3) 鸟类和Psittacosaurus (JLU DERC-Z0007,13号标本)的体重与胃石质量的回归线.
在本项研究之前,绝大多数已报道的、含有胃石的鹦鹉嘴龙属个体均为完全成熟的成年个体,迄今为止尚未有幼体Psittacosaurus摄入胃石的记录(Zhao等, 2013b)。JLU DERC-Z0007中胃石的存在表明,幼年Psittacosaurus同样需要胃石辅助消化,它们在幼年时期就保持着与成熟个体相似的进食坚硬纤维植物的习性。胃石的岩性组成也具有重要研究意义。在JLU DERC-Z0007中,岩性分析结果显示,这些胃石主要由安山岩、花岗岩、砂岩等火成岩组成,与发现地辽西地区中生代地层的岩石分布特征一致,未发现选择性摄入特定岩性的证据。这表明这些Psittacosaurus幼体很可能就地摄入胃石,其活动范围仅局限于辽西地区,并未进行长距离迁徙。此外,辽西地区古生代地层中也富含石灰岩,但在所有胃石样本中均未发现该类岩石。这可能是由于石灰岩易在胃酸环境中溶解,即便曾被吞食,也难以保存为化石记录。
作为角龙类的早期分支,鹦鹉嘴龙属在幼年时期就需要吞食胃石辅助消化习性发现,它不仅改写了胃石仅存在于成年鹦鹉嘴龙的认知,还揭示了该类恐龙在整个生命周期中相对稳定的食性策略,为重建早期角龙类的古生态演化提供了关键依据。未来,随着更多化石材料的发现和研究,研究团队还将进一步聚焦厘清鹦鹉嘴龙属内部不同物种的生长模式差异,以及吞食胃石行为对该类恐龙个体发育及系统演化的影响,揭开这些史前生命更多的奥秘。
以上研究成果于2025年12月以“Gastroliths in Hatchling Psittacosaurus Show Early Dietary Habits”为题以中英文双语形式网络首发于地学领域著名期刊《SCIENCE CHINA Earth Sciences》(中科院地学1区top期刊)及中文版《中国科学(地球科学)》上。吉林大学地球科学学院博士研究生王珑翰为论文第一作者,恐龙演化研究中心及地质博物馆陈军研究馆员、我校外聘杰出教授罗伯特·赖兹院士为共同通讯作者,地球科学学院李晓波副教授、温泉波副教授参与了论文撰写。该研究工作主要得到了国家自然科学基金(42288201)和国家重点研发计划(2024YFF0807701)等项目的资助。研究详细信息请点击阅读原文。
论文链接:
http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11430-025-1759-4(英文版)
http://engine.scichina.com/doi/10.1360/N072025-0146(中文版)
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