古动物资源数字化复原工程——以卡洛董氏扇桨龙为例

古动物资源数字化复原工程——以卡洛董氏扇桨龙为例

曹文莉

湖北文理学院  441000

摘要：湖北省是著名的化石王国，也是中国近现代采集和研究的发祥地之一，卡洛董氏扇浆龙作为其中蕴含的众多化石宝藏之一，至今还尚未被开拓。站在研究的角度上看，化石反映着不同历史时期科学技术发展的成就，是历史文化研究和现代科技文化创新、发展的依据，具有重要的科学价值，作为历史文化的载体，对推动历史研究有着重大意义。对卡洛董氏扇桨龙进行数字还原，可以进一步对该生物所处时代进行还原探索。站在经济效益的角度上看，卡洛董氏扇桨龙是重要的旅游资源，有着重大的开发价值，对其进行数字化还原，合理利用和管理，能够为旅游业的发展提供动能，同步带动文化产业和旅游业的发展，扩大就业，促进当地经济和社会协调发展。

关键词：早三叠纪；扇浆龙属；数字化古生物复原；“鸭嘴兽”龙；

引言

党的十八大以来，在以习近平同志为核心的党中央坚强领导下，各地区各有关部门严格落实文物保护法要求，不断加强文物工作，文物事业发展迎来历史最好时期。古动物保护与复原工作可以作为实践的重要途径与直接手段，既应该以时代精神为准，在实践过程中引入数字化思维与数字化技术。也应该借助文物数字化保护方式，创建历史上前所未有的新型文物保护方案。湖北省为适应长江经济带建设、保护资源环境、普及和宣传古文物在恢复和重建地球资源和环境中的意义，中央对此予以重视。为了更好满足人民对美好生活新期待，基本搭建普惠均等的博物馆公共文化服务体系，融合创新的文物文化体验提质增效，着力拓展文物资源数字化展示传播。

1 卡洛董氏扇浆龙调研

1.1卡洛董氏扇浆龙的命名与发现

卡洛董氏扇桨龙是一种史前海洋爬行动物，属于一类叫湖北鳄的动物。这个类群一共包括五类古生物学家将这个动物群命名为南漳-远安动物群，而扇桨龙正是南漳-远安动物群中的一份子。扇桨龙的发现，可以追溯到上世纪的70年代，保存在石板上的化石能够清楚的看到完整的身体、尾巴和四肢，唯独缺了脑袋，与此同时化石被收藏起来，编号为WGSC V26020。[2]

图1无头骨的卡洛董氏扇桨龙。A.WGSC V26020,B.IVPPV4070.比例尺为厘米（图片来自知网）

直到1991年，中国著名的古生物学家董枝明与罗伯特·卡洛（Robert L. Carroll）共同完成了一篇史前湖滨环境古生物学论文，在文章中就提到了编号为IVPP V4070的化石。2015年，中国地质调查局下属的武汉地质调查中心找出了编号WGSCV26020的化石并且进行了研究，最终将其命名为扇桨龙（Eretmorhipis），学名来自古希腊语中的“ερετμον”（意为“桨”）和“ῥιπίς ”（意为“扇子”），代表了化石中鳍状肢的外形。扇桨龙的模式种名为卡洛董氏扇桨（Eretmorhipis carrolldongi），种名是献给董枝明与罗伯特·卡洛，正是他们首次提出了扇桨龙的存在。[2]

1.2卡洛董氏扇浆龙的生物特征

其前肢和后肢指骨（趾骨)均呈放射状张开形成宽扇形，体型呈纺锤状，但其头骨和眼眶都出奇的小，靠嘴部神经以盲感应方式捕食底部较小生物，并且骨骼结构是上下颌两支均呈后部大部分平行、前端相向弯曲的骨杆，在吻端围成一椭圆形的间隙,间隙中有一较小、有微弱脊突的骨片。[3]

1.3卡洛董氏扇浆龙地层分布和时代特征

1.3.1地层分布

经调研显示，卡洛董氏扇桨龙发现地区西部因地层挤压和抬升，形成群峰叠嶂，崇山峻岭；中部破碎断裂，地堑南北横穿，出现河谷地貌；东部受凹陷带的牵制，主体为丘陵绵亘的自然环境。在湖北远安-南漳一带三叠系下统薄层灰岩中研究区内的嘉陵江组划分为3个岩性段更为合理，产南漳-远安动物群的纹层状灰岩段位于二段顶部。[4]

1.3.2时代特征

卡洛董氏扇桨龙的时代可能为早三叠纪时期。早三叠世的气候类似于现代热带沙漠性气候，干旱少雨，沙漠广布，但是极地则表现出温带气候特点，气温较为缓和，气候相对潮湿。据猜测极地到赤道的温度变化可能趋缓，温差较小。研究发现早三叠世时期因为全球变暖呈现气温断崖式变化带来海平面上升，海洋缺少氧气，造成盘古大陆形成干旱的气候，而后来的第二个高峰据猜测可能是可能是撞击事件、超级火山爆发、或是海平面骤变，引起甲烷水合物的大量释放，造成海洋内极度缺氧，而如此迅速剧烈的变化发生的同时也会筛选掉大量生物。

1.4卡洛董氏扇浆龙的存在意义

在我国湖北远安-南漳一带三叠系下统薄层灰岩中发现的卡洛董氏扇桨龙为全球海生爬行动物系统分类和演化研究方面提供了充实证据，论证了其真实存在过的事实。补充了中上扬子区从早三叠世至晚三叠世完整的海生爬行动物演化序列，形成了具有海生爬行动物为特色的中三叠世安尼期盘县罗平动物群、中三叠世拉丁期兴义动物群和晚三叠世早期关岭生物群。[1]对于研究海生爬行动物的起源与演化、三叠纪生物复苏及其生态环境的演变均具有极其重要的科学价值。

2虚拟技术应用于卡洛董氏扇桨龙复原

2.1卡洛董氏扇浆基本特点：体型呈纺锤状，成年个体体长约 1 米，其前肢和后肢指骨（趾骨)均呈放射状张开形成宽扇形，头骨和眼眶较小，骨干上下颌两支均呈后部大部分平行、前端相向弯曲。

2.2maya 建模：将古生物视觉效果强化，处理古生物基本建模，maya 毛发，将三维模型采用专业软件在保留模型原始尺寸和结构细节基础上进行减面处理，同时进行拓扑，优化模型的网格布线，优化后的模型进行贴图和绘制纹理，得到具有真实纹理三维模型。在 ZBrush 中使用遮罩笔刷遮住身体的一部分，并将其提取出来。然后使用 Marvelous Designer 模拟它的板片，打开或导入残缺古动物模型作为模拟对象，分别在 2D 窗口绘制毛发 3D 窗口中定位毛发走向，缝制相应图案，在导出最终几何之前添加变化和细节，最后由非常简单的几何形状从远处读取整体形状。对遮挡效果感到满意后，导入 Maya 中，使用 XGen 创建毛发，从毛发的前部开始绘制参考线，获得一个整体形状，初步建立模型。

2.3Zbrush 雕刻细化：使用 Substance 3D Painter 和 ZBrush 对整个模型进行纹理处理，用 ZWRA将扫描的反照率数据传输到 ZBrush 中的模型上，最终贴图，由于卡洛董氏扇桨龙骨骼特征和脚的形状非常像鸭嘴兽，所以我们可以用现存的鸭嘴兽为参考进行贴图。

2.4Anold 三维效果渲染:使用阿诺德渲染器为动画及 vpx 渲染提供完整的解决方案，从ArtStation 中找到背板图像，并在 Maya 中主要使用了区域灯。场景由一个用作整体大气光的 HDRI、主光、边缘光、补光和几个假反射光组成，对于场景的其余部分，每个照明场景仅使用一个 HDRI。

2.5PS 优化处理图片:对图片的表面纹理与杂色进行处理，将图层进行复制，使用一下图层面板下方的通道混合器，让一个新的图层出现。将复制图层调整到最上面，使用高斯模糊的功能，再让图层的混合模式设置为颜色以达到优化效果。

3结论

虚拟现实对古代动物进行虚拟复原的技术应用可以帮助我们更好地了解古代动物的外貌、行为和生活环境等方面，对于古生物研究和古生态学研究具有重要意义。数字化复原技术的优点在于它可以在不破坏化石的情况下进行，避免了传统复原方法中可能出现的损坏和误差，可以对虚拟复原的动物进行各种分析和实验，提供更加准确和深入的信息。总的来说古动物资源数字化复原工程是一种非常有前途的技术，未来随着技术的不断发展，数字化复原技术将更加成熟和准确，为古生物研究和古生态学研究提供更多的帮助和信息。

参考文献：

[1]阎春波:程龙:Andrea Tintori:李志宏:杨博：鄂西早三叠世南漳-远安动物群地层特征及古地理环境解析[J]；中国古生物学会第十二次全国会员代表大会暨第29届学术年会论文摘要集；2018

[2] 严亚玲：远古海洋“鸭嘴兽龙”观记；化石；基础科学；Q915；2022

[3] Xiao-hong Chen; Ryosuke Motani; Long Cheng; Da-yong Jiang; Olivier Rieppel (May 27, 2015). "A New Specimen of Carroll's Mystery Hupehsuchian from the Lower Triassic of China". PLoS ONE. 10 (5): e0126024. doi:10.1371/journal.pone.012602

[4] 陈荣；陈丰红；程龙；间春波；湖北南漳-远安动物群及其生物复苏意义；地质学报9 0 卷第3 期；2016 年3 月 409~420