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是谁,或者,是什么,开凿了这些车头大的远古地洞? |《自然》长文

研究者正在调查是什么人——或者说是什么生物——在巴西及邻近国家的砂岩层里留下了一条条古老的隧道。

研究者正在调查是什么人——或者说是什么生物——在巴西及邻近国家的砂岩层里留下了一条条古老的隧道。

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图为巴西南部地区的一处巨大古地洞犰狳洞的内部。图片来源:Rafael Lange,《自然》

75岁的Vadevino Alano快马加鞭,穿过森林赶往犰狳洞,那是位于巴西南部的一处壮观洞穴。站在洞前,Alano显得很小。犰狳洞的洞口大小足够容纳一辆小货车。


Alano走进洞穴,世界为之一变。洞内的空气明显更暖,当向导Alano与巴西圣卡塔琳娜南方大学的考古学家Juliano Campos讨论洞穴历史的时候,洞室里响彻谈话的回声。根据当地传说,犰狳洞(葡萄牙语称之为Toca do Tatu)是几个世纪前耶稣会传教士储藏黄金的地方,但真正的宝藏更古老、更离奇。


Campos指向洞穴顶部,那里布满了深槽。他和其他研究者怀疑那是一万多年前灭绝的巨大地懒在这片地区生活时留下的抓痕。“这是考古学和古生物学的奇观。”Campos说。

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向导Vadevino Alano(左)和考古学家Juliano Campos一同检视犰狳洞里的深槽。研究者将其鉴定为冰期地懒留下的抓痕。图片来源:Rafael Lange for Nature

这些构造让一代又一代旅行者和科学家感到困惑不已,他们围绕其成因争论不已。20世纪早期的探险者认为这些洞穴与古代原住民群体有关,但过去十年里的研究指向了灭绝巨型动物群成因说。


古生物学家一直在收集证据,试图判定什么动物在坚岩上挖出了如此巨大的地洞(目前已知同类洞穴中数一数二地大),以及如何为之。但Campos说,关于这些谜一般的构造,还存在大量悬而未决的问题。

浩瀚沙海

曾在巴西南大河联邦大学任职的退休地质学家Heinrich Frank说,研究者将这些洞穴称为巨型古地洞(giant palaeoburrow),它们大都集中在巴西,阿根廷也有若干分布。Frank在21世纪初创立了古地洞项目研究组以探究这些构造。


据巴西圣保罗州立大学古海洋学家Francisco Buchmann说,此类洞穴绝大多数都是在被称作博图卡图组的特殊砂岩层中发现的。博图卡图组的年代可追溯至一亿多年前,当时这一片地区仍是浩瀚的沙海。“和它相比,撒哈拉沙漠都算是小的。”与Frank一起领导古地洞项目的Buchmann说。


由于那些沙子固化的方式,博图卡图砂岩较软足以刻划,但又不会轻易散架,巴西里约热内卢州立大学的自然地理学家Maria Carolina Villaça Gomes说。

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这些划痕边缘圆润,表明它们比现代涂鸦古老得多。图片来源:Rafael Lange for Nature

犰狳洞里的岩石上满是现代涂鸦,研究者做出这一判断的原因是这些涂鸦的边缘比早期人类刻下的印记边缘清晰得多。Alano指向洞壁上的一处折线形印记,“这条线把曾经来过这里的很多探险者都给弄糊涂了。”他说。“但它代表的几乎肯定是附近流经的罗西尼亚河的古地图。”因为它具体描绘了可以在周围峡谷中看到的几处河弯。“过去的原住民群体或许曾用它来确定自己在这一区域的方向。”原住民后裔Alano说,留下印记的或许就有他的祖先。


在距离折线仅数米远的地方,洞里呈现出存在更古老住民的证据。犰狳洞两侧及顶部的大型抓痕让来自南美洲各地的古生物学家和其他科学家目瞪口呆。


Frank和Buchmann都是首个描述犰狳洞的研究组成员。他们在2012年提出,这处洞穴是被史前巨兽挖出来的[1]。古生物学家所称的遗迹化石指的是古代生物留下的踪迹、隧道及其它痕迹,而犰狳洞即是其中一例。

兽过留痕

加拿大萨斯喀彻温大学的遗迹学家Luis Buatois称,南美洲的这些古地洞可能是已知遗迹化石尺寸之冠。


在遗迹学领域,研究人员会用属名和种名为特定的遗迹化石命名。在一项对南美洲古地洞的研究里,Buchmann、Frank及其合作者将这些洞穴划分为两个类型:Megaichnus minorM. major[2]。前者的地道入口为0.6–1.5米宽、0.5–0.9米高,洞穴全长可达30米;后者则更为庞大:其高度和宽度分别超过2米和4米,长度则能达到50米以上。


Buchmann称,在已经被描述过的古地洞里,亚马孙地区帕拉州有个极长的洞穴,内部通道加起来有1500米左右。


据Frank说,这样的构造在南美洲有1500–2000个,但在其它洲则完全没有,这让科学家感到费解。M. major类型的洞穴迄今只发现于巴西。两种古地洞都只有少数几处被较为详尽地描述过,而且因为大部分洞穴(约70%的M. major型地洞)都被碎石填塞,它们很难被发现。“我们通常是在公司为建筑项目开展土方工程的时候找到它们的。”Frank说。


人们对这些洞穴的认识可以追溯到一个多世纪前。长期以来,研究者一直认为巨型古地洞是人类留下的考古学结构。但阿根廷拉普拉塔博物馆古脊椎动物学部主任Sergio Vizcaíno及其合作者在2001年提出,那些在侧壁与顶部有爪状印记的大型古地洞可能源自已灭绝的ScelidotheriumGlossotherium属地懒的挖掘行为[3]。他们认为,抓痕与这些动物爪子的形态是吻合的。


Glossotherium robustum是生活在400万至1.25万年前南美洲的一种地懒,它的体长可超过3米,重达1.5吨。另一种南美地懒Scelidotherium leptocephalum的体型相对较小,它的生存年代大约在80至1.1万年前。一般认为,它长约1米,体重可达1吨。

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几种灭绝地懒和犰狳的复原图。注意比较它们与在南美洲发现的几处洞穴的尺寸大小。图片来源:Renato Pereira Lopes

乌拉圭共和国大学古生物学家Richard Fariña说,这些大型史前地懒的解剖学特征表明它们是高效的挖掘者。


Vizcaíno认为,尽管这些地懒相当魁梧,一个洞也不太可能是单个动物挖掘的。他提出,这些洞穴更可能是由多只地懒经年累月的挖掘所形成。“古地洞一定具有跨代性,因为当有许多个体挖同一个洞的时候,能量消耗会减少。”他说。


然而,这些动物又为什么会去挖这样又大又长的地洞呢?其原因尚不明确。拉普拉塔博物馆比较解剖学家Néstor Toledo的看法是,巨型史前犰狳可能为了躲避捕食者而挖了较小的那些洞穴,而巨型地懒在冰期“可能为保护自己免受更为寒冷干燥气候的影响而开始挖地洞”。地懒或许也曾利用这些洞穴为后代提供藏身之处。


但巴西米纳斯吉拉斯天主教大学自然科学博物馆的古生物学家、考古学馆藏主管Cástor Cartelle对古地洞保护地懒免受其他动物侵害的观点不以为然。在他看来,它们没有天敌。“这样的庞然大物为什么需要避祸?”他问。


相对地,Cartelle认为这些抓痕表明地懒可能会利用天然洞穴来磨爪子。“洞壁上的印记与这些动物的指爪数量和解剖结构都对应得上。但要说是它们挖了那些地洞,我觉得实在是讲不通。”

缺兵少将

研究者表示,要想找到确切答案并非易事。巴西圣卡塔琳娜联邦大学的地理学家Arthur Philippe Bechtel认为,问题之一在于我们对这些构造仍知之甚少。关于它们的岩石类型和环境,“我们手头的测量数据不多。”他说。他还说,标准化数据(如地洞的外观、保存状态及形态学特征等)的匮乏也给分析增加了难度。

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Campos指着犰狳洞里的印记,一直被认为是古代人类留下的。图片来源:Rafael Lange for Nature

去年,Bechtel和Gomes合著了一篇旨在完善古地洞分类的论文[4]。他们强调了经常出现在洞穴描述里的特定元素,并列出了一份数据清单“以便我们能够在将来建立更可靠、更为标准化的数据库。”Gomes说。


多数研究者都认同的一项挑战是,我们需要更深入地了解这些构造——尤其是在缺乏特定法规保护它们的情况下。


另一个问题是吸引研究人员进入该领域。“这并不是一个能在短时间内产出惊人研究成果的古生物学分支。”巴西康特斯塔多大学古生物学家、Bechtel与Gomes论文的共同作者João Henrique Ricetti说。


此外,对巨型古地洞保护状况是另一个担忧点。犰狳洞被认为是巴西保存完好的同类洞穴之一,但洞内仍是涂鸦遍布。那些爱情誓言、人名和日期与史前爪痕和原住民印记争夺着同一片空间。


古地洞研究者称,尽管这些洞穴在南美洲以外鲜为人知,但它们理应广受关注。“这些构造的壮观程度足以让它们吸引其它地区的科学家。”Buatois说。


Alano也同意这一点。他曾经带领一些研究人员去过犰狳洞,但其中多数人都来自附近的科研机构。“来这里研究它的人越多元化,我们对它的了解就越深入。”Alano说。“谁知道他们以后还会发现些什么呢?”

参考文献:

1. Frank, H. T. et al. Espeleo-Tema 23, 87–101 (2012).

2. Lopes, R. P., Frank, H. T., Buchmann, F. S. de C. & Caron, F. Ichnos 24, 133–145 (2017).

3. Vizcaíno S. F., Zárate, M., Bargo, M. S. & Dondas, A. Acta Palaeontol. Polonica 46, 289–301 (2001).

4. Valdati, J., Bechtel, A. P., Villaça Gomes, M. C., Zahdi Ricetti, J. H. & Weinschütz, L. C. Revista Bras. Geogr. Fís. 17, 1905–1920 (2024; in Portuguese).


原文以Did giant ice age beasts carve these vast caves in South America?标题发表在2025年1月28日《自然》的新闻特写版块上


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2025-08-22