卢静：打造泥盆纪水族馆
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大家好今天我给大家带来的内容是打造泥盆记忆水族馆我是卢静来自中国科学院古脊椎动物预古人类研究所

所以我们研究所不知道大家知道不知道然后实际上在我刚刚开始读研究生的时候我并不知道我们研究所但我为什么会报考了我们的研究所呢那是因为我很小的时候喜欢看一个电影叫《夺宝骑兵》里面有一个印第安纳琼斯博士

他就是到了全世界的各个地方去探险去寻找宝藏完了之后我就觉得这个工作很酷就是考古的探险的寻找宝藏在寻找答案的这个工作很有意思再到后来我又看了另外一部电影我想很多朋友很多大小朋友们都已经看过那就是侏罗纪世界侏罗纪公园

这就是侏罗纪的系列复活了一大堆的恐龙所以我就在想那古脊椎动物与古人的研究所那是不是就是一个恐龙的研究所又可以寻找宝藏然后又可以去研究这些恐龙呢

我们所研究的内容和这个差不多但是真正当你到了研究的行业这个领域里面来你会发现研究和你想象的是完全不一样的它是另外一个世界但是它一样的非常的多姿多彩非常有趣当然了我进我们所的时候那时候很年轻刚刚才大学毕业我

我当时是想要去学恐龙的我一心想的是我是要研究中国的各种各样的恐龙我的老师朱明老师也是我们古鱼类学的非常重要的一位专家学者然后他当时大概可能看出来我对于古鱼类这件事情好像抱持了很多疑问

不了解的状态所以我在入门的时候我的老师给了我一本书就是他告诉我他也没有说其他的他说你要不然先读一下这本书这个书就是 A Fish Caught in Time 从时间里游来的鱼

然后我就读了这本书发现这本书里面没有讲别的它只有一个主角那就是封面的这条鱼叫做拉迪麦鱼这是一种过去认为和恐龙一块灭绝然后它最早的祖先实际上是发生在四亿年前的一种

我读了这个鱼的故事之后我发现原来过去我的世界观太狭窄了我以为我的古生物世界里面只有恐龙实际上这个世界里面有非常多各种各样非常有趣的生物而拉迪迈鱼无疑是其中的明星鱼之一

所以读了这本书之后我就开始对古鱼类有了一些了解也为我开启了我这个古鱼类研究的大门非常幸运的是大概在 2020 年左右很有意思出版社找找我说他们引进了一本书而且他们引进这本书是为了我引进的

我当时就很好奇我说为什么会有一本书为了我引进他们说当时是听我做了一个报告在报告里面讲到了这条鱼然后讲到了这本书后来他们就把这本书引进了他们说他们当时引进这本书心里就想的是我是这本书最好的译者

所以我也觉得我非常幸运我在入行了二十年之后又翻译了这本书寻找我们的鱼类祖先然后我的整个研究我的研究生涯是从这条鱼开启我相信也会由这条鱼继续

所以我的整个研究实际上最最开始的研究就是鲫鱼这一类鱼这个叫做拉丁麦鱼它是属于肉鳍鱼中的一种我们现在有一个说法我想大家可能听说过说人是从鱼变来的

人不是从我们昨天吃饭桌上的鱼也不是你在池塘里湖里面看到的井里不是从他们这样的鱼变来的而是从肉鳍鱼这一只鱼变来的而拉迪麦鱼就是现在还生活在这个地球上的肉鳍鱼类

两种为数不多的代表之一所以拉丁麦鱼有一个特别有意思的特点就是你们看到它你们会觉得它和其他的鱼长得不太一样知道为什么会长得不一样吗因为它的鳍是肉嘟嘟的而这种形式的鱼鳍也是这类鱼被命名的原因

那我们可以看啊我们看这是一个演化上非常经典的早期的肉鳍鱼类叫增长鳍鱼在很长一段时间内它是被研究的最为透彻的古代脊椎动物而且它正好处于从鱼到四足动物过渡的这个状态这就是增长鳍鱼的一个

过去的一个复原但我们如果把它的鱼皮给扒掉了之后把它的骨骼露出来我们可以看到它的鱼鳍它的藕鳍里面其实是有肋骨骼的而这种形式的肋骨骼最后就可以和我们人类的四肢一一对应

所以说这就是我们自己四肢的一个雏形来自于肉起鱼类的偶奇所以想想我们现在为什么我们要说我们是从鱼变来的那就是从肉起鱼这样的鱼所以说即使你们昨天晚上你们的饭桌爱吃鱼或者是你们的饭桌上

看到了鱼也不要担心我们不会吃到我们的祖先因为我们的祖先鱼肉起鱼在四亿年前就和你们饭桌上的这些鱼已经分道扬镳变成两只其中一只就是变成我们祖先的那一只鱼最后在三亿多年前爬上了陆地所以说这也就是为什么我讲我非常幸运我的整个研究是因为肉起鱼而开始

这是一只非常重要对我们整个脊椎动物演化乃至人类演化都非常重要的一只鱼那实际上我们要讲了那老师你是研究化石的那这个鱼它的祖先在哪呢过去我们以为肉体鱼类它的祖先是在欧美因为

很长一段时间我们中国的研究力度也不够而是反而在欧美的中瓦尼盆的地层里面发现了非常多保存很好的肉起鱼化石所以最早的研究大家都以为肉起鱼类的起源中心是在欧美那直到上个世纪八十年代我们国家非常出名的古鱼类学家张明曼老师

他把一个在中国发现的古老鱼类那个鱼叫杨氏鱼带到了瑞典进行研究然后全世界所有的大家的目光最后都放到了中国因为张老师带过去的是全世界发现的最早的肉鳍鱼

后来我们现在知道了中国也是我们肉起鱼类的起源中心而如果我们一定要说一个地方的话那这个地方就是云南的取境从上个世纪八十年代甚至更早的时候六七十年代开始我们所的老师们就在这个地方出野外发掘化石一直到今天我们现在我们的野外团队还在取境挖掘化石

所以说这是全世界鱼类的研究中心然后这张图呢就是在八十年代张老师把那个鱼头带到瑞典去进行研究的照片了这个鱼头说起来非常的小也就大概 3.5 公分是一个非常小的鱼

张老师做了一个什么工作呢他把这个鱼头从前到后连续磨片我们是要连续地切片所以 3.5 公分的鱼头标本张老师切了 500 多张片子要做什么那就是要去研究这个鱼它脑袋里面结构是什么样子它的脑长什么样子它的神经 它的血管是什么样子的

而那个时候能够研究这一些头部内部结构的方式只有连续膜片用这样的技术我们现在我们的研究其实用 CT 我们就可以做相同的研究

所以这是当时张老师的一个研究场景他把这个鱼磨成了 500 多张片子之后他每磨一张片子他会拍一张照片然后画一个相应的树苗图然后最后把所有的这一些切片堆在一起做成一个放大 20 倍的纳指模型可以非常清晰地去研究这一个化石

张老师也因为她的这个工作在 2018 年获得了世界杰出女科学家奖因为在这个过程里她发现了一个非常重要的现象是什么

就是过去我们之所以讲这个杨氏鱼重要因为是认为它是四足动物起源中的一个重要鱼类但是当张老师做完了他的五百多张切片之后他发现了一个没有人能否定的事实这条鱼它没有肋鼻孔大家知道肋鼻孔是什么吗你们深呼吸

深呼吸的时候感受到有气体空气从我们的鼻孔一直进到口腔了对不对那这一个进入到口腔里面的这个通道那就是我们的肋鼻孔这是我们四足动物登陆的必要条件而这条鱼它不具备那它没有肋鼻孔就意味着它不是我们的祖先鱼但这条鱼它拉开了我们整个的

中国南方肉体鱼类起源研究的序幕我们之后在这个地方进行了大量的发掘发现了大量的鱼类然后发现最后最早的四足动物的祖先鱼类依然是在中国南方而且这个最早的鱼也是在取境而这个最早的鱼还有一个名字叫活嘴的鱼

什么叫豁嘴的鱼刚刚我讲内鼻孔内鼻孔怎么形成的呢它是两对外鼻孔然后其中后外鼻孔向口腔里面飘移最后形成了内鼻孔那我们恰恰就在云南取境发现了这么一条鱼

正好后外鼻孔位于口腔的边缘它正好处于漂移的过渡阶段我们就叫它豁嘴的鱼到下一个阶段真正的内鼻孔就形成了所以给大家看两段动画这两段动画都是在中国发现的非常重要的古鱼的化石其中一段是比我刚刚讲到的杨氏鱼更早的滞留记的这一些古代鱼类

然后其中有最大的脊椎动物红河鱼还有这就是红河鱼还有全河钝皮鱼类然后这就是为我们复原了一个我们四亿年前的整个滞留季水族馆的样子接下来再看另外一段动画这个动画就和我们的杨氏鱼有关

这一条刚刚游过去的就是我们的杨氏鱼和杨氏鱼同时代生活的还有富云南鱼还有斑鲤鱼然后还有各种各样的无核类正是这一些奇奇怪怪的鱼类组合为我们构造了一个四亿多年前的远古的海洋世界

所以那个时候我们的鱼是长这样的这就是这是斑鲤鱼它是和我们它是现在我们知道最为原始的肉鳍鱼类之一所以我们的整个寻鱼之旅其实远远没有结束我们从杨氏鱼的研究开始把我们的所有的焦点全世界研究最早的这一些四足动物

主先鱼类的焦点拉回到了中国而之后呢这些鱼它是怎么样演化怎么样发展的呢现在我们有一个理论当然大家也是全球公认的一个理论这些鱼是从我们中国发生然后沿着当时的大洋古大洋分布一直分布到了全世界各地最后登陆的然而很有意思有一个地方我们发现了最早的这一些肉器鱼

但很长一段时间里面我们没有在更新的地层里面发现更多的肉器鱼我们在更新的地层里面的相关的研究反而更少那是这些鱼都有走了吗其实并不是

给大家讲另外一段故事就是在 19 年疫情之前我们组织了一次国际早期脊椎动物的研讨会在会后考察的时候我们把全世界的古鱼类的早期脊椎动物演化的专家都带到了一个地方珠江园大家知道珠江是吧大家知道珠江园在哪吗珠江园就在我们古鱼王国的这个地方就在取静

所以我们把他们也带到了珠江园因为很多人对这个珠江园头特别感兴趣包括几百年前徐霞克曾经就一直想要去找珠江最长的那一个园头是在哪儿他找到了取经的就当时离珠江园还有十几公里的村林但是他没有找到真正的珠江园头直到上个世纪的八十年代才确定了这个珠江园头在什么地方

所以我们把这些国内外的专家也都带到了这个地方进行会后考察然后结果最为有意思的是在这一次会后考察中大家就在珠江园这个公园它的路面上发现了大量的分散保存的骨鱼的骨片大家都震惊了就是说你们这个中国大家知道中国的化石很多你们的化石多到都用来铺路吗

然后我们说其实我们并不知道但是呢后来会议结束了之后我们助理老师就说他们因为他是在一个保护区里面所以说他们的这个公园里面的这些铺路的石头不会是从太远的地方运过来的那我们这是不是应该就在珠江园整个自然保护区附近去看看他们的地层看看他们的路头

看不看我们能不能找到化石于是我们就去做了这件事情然后果然我们就在珠江园整个保护区的周边发现了大量的更新时候的就是刚刚我讲我们的杨氏鱼是在早泥盆时发现的这个就是比杨氏鱼时代上更新的化石中泥盆时的化石大概我们现在采了有几百方

然后完了之后呢也在当地找着了一个堆积的地方同时也建立了我们的古鱼化石工作站大家可以看到风景非常的优美因为它就是在整个珠江园的风景区里面我们建立了这个工作站而且最为重要的是我们可以向当地的人去科普就在你们的家乡有多么重要的化石发现

过去我们一直认为到了中泥盆它们的多样性已经很高了就会和后面和欧美的鱼长得很像我们过去就一直是这么认为的直到我们在这个里面发现了一种非常奇怪的鱼就是现在大家看到照片里的我只放了一个虾壳而这种鱼它最大的虾壳知道能有多大吗

能长到 30 公分然后一整条鱼能到多大一整条鱼最大的鱼可以到两米长这是一个在棕泥盆的巨型鱼类看到它的大尖牙也是非常厉害的显然这是一个巨型的凶猛的掠食鱼类

然后这个时候我们就发现这个鱼它其实它的下颌很奇怪它在这个下颌前面还有一个凸起我们并不知道它是用来做什么的因为我们有 CT 技术我们把它拿到了我们北京的实验室拿到我们的 CT 机器里面进行了扫描和三维重建我们想要去尝试复原这条鱼的样子所以也做了大量的尝试这是我们其中的一个尝试结果

这个鱼它的头非常的短而且非常的扁而它的下颌又很大显然它的牙又很尖是一种巨型的我们从直觉来判断这是一个伏击不裂的鱼类然后我们想尝试把它复原你看我把两个下颌左右对称给它拼到一起它就是不能就是你感觉我复原了大概有十几种不同的样子

就是觉得这个与总归差点意思跟我们想象中的不太一样直到有一天我们突然想到原来这种下河可能它不像

它不是两个下河都这样的而是它的下河是分了左右是不一样的大家左边看我这个鱼它的这个左右下河它实际上刚刚我讲它凸出来的那个板子

正好是可以和刚才被俯压的那个区域叠附在一起的那这个就证明什么就如果我开始复原它的下核正常的它就只能是这个样子因为我再也把它拼不起来了但是如果我要把它们两个的俯压区加到一起的话那它就会变平这个两个下核它几乎是以 180 度的形式来

结合到一起的那 OK 我们知道下颌的形态了那这个时候这个胖头胖脑的鱼它的头又特别扁它的身体的所有的骨片头上的所有骨片完全是符合一个扁的

然后还是非常宽嘴的同时容纳了巨大的尖牙的这种身体形态那这样有了这个草图之后我们在经历经过了八十多版修改之后

复原了这一个三亿多年前的这一只非常凶猛的我们目前在中泥盆发现的最大的最残暴的捕食的肉体鱼类这个还是我们目前还没有发表的成果但是我也很希望通过我们正在进行的一些工作让大家感受

看到我们古生物学家到底是怎么样抽丝剥茧一点一点地把这一些看起来不相关的结构联系到一起最后对整个演化的故事整个鱼的结构进行解读的

实际上我们还有一个就是我们在做了很多三维可视化的尝试就包括我们自己研发了我们的软件然后对这一些标本画室进行重建之后再进行三维渲染

包括我们还为了要去对比和化石的比较解剖学的不同我们还建立了我们的一个巨大的数字标本库在里面我们把已经三维分割好的这一些现生的现代鱼类现代脊椎动物现代生物的三维模型全部都放进去向大家进行一个集中的展示

同时大家还可以通过 VR 的方式钻到这条鱼的肚子里去看它的身体结构到底是什么样子的通过这种各种各样的展示方式我们希望大家可以更好地去了解不管是现代生物还是古代生物的身体的形态

然后再安立一个大家知道我们研究所有一个我们自己的博物馆实际上我们就在我们研究所一楼的东厅下面我们做了一个巨大的电视墙这个电视墙正好也是我们的一个数字生命的演化墙我们把各种珍稀的在外面见不到的这一些生物进行了三维重建

把他们的三维模型数字模型放到了外面给大家参观同时也可以打卡每天下午四点半的时候我们就开始放这些网红的内容所以大家同学们还有家长们大家感兴趣的可以去这个地方在我们的研究所的门口西子门外大街 142 号门口去看这些我们的最新的研究成果

所以最后我再简单介绍一下我们所有现在的工作流程我们到底是怎么样把这一些从数字标本从 CT 扫描然后再到我们的三维重建到最后复原形成动画的过程实际上我们会对我们的

标本进行预处理的工作为的是让它在扫描的过程中能获得更高的成像质量在获得了高质量的数据之后我们会对这些数据进行三维分割

以及三维渲染过去在我们研究中做到这一步就已经够用了因为我们有很漂亮的结果可以用于发表文章但是对我们来说我们觉得还不够我们还想再往前走走所以说我们就基于所有的 CT 数据我们对这些化石再进行了三维的复原让大家去看到真正的这一些史前生物它们的样子是什么样子

同时也能做出来三维动画供大家参观然后看到这一些活蹦乱跳的最早的鸟最早的兔子最早的鱼最早的四足动物它们是什么样子

与此同时我们做的这一些三维可视化的工作又可以再度反补到我们的科研里面我们的模型当优化了之后可以形成一个非常准确的模型进行有限元分析进行流体力学分析等等等等

同时我们还建立了一个庞大的数字三维形态学的数据库所有的这一些过去的现代的生物它们的形态学结构是什么样子这就是我们现在做的工作

所以最近有一个非常有意思的是我们在合作的一个事情也是年底会开始进行的这是印尼的拉迪曼鱼刚刚我讲到我们的拉迪曼鱼其实从现在一共渗流下来了有两种一个是刚刚我们讲的在科莫洛发现的拉迪曼鱼另外一种就是在印尼发现的拉迪曼鱼印尼发现的拉迪曼鱼实际上数量非常的少

但是现在我们未来要和他们进行合作他们会把这条鱼运到中国来让我们进行扫描进行三维重建对它的形态学进行最为详细的研究我们也希望通过我们的研究可以揭开拉丁麦鱼这种生活了四亿年的

我可以说它是骨鱼或者说它是活化石鱼身体里面蕴含的更多的信息这些都是在过去我们从来都不知道的所以我也非常幸运我的老师给了我这本书然后我更幸运的是我在现在能够研究这一些标本谢谢大家