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羽翼之惑

2011-09-27

生物进化 2011年1期
关键词:义县热河白垩

羽翼之惑

鸟类是继翼龙之后,飞向天空的第二类脊椎动物,它们在中生代后期共享一片蓝天。经过近百年的探讨,科学界已经基本达成共识,鸟类是由恐龙的一支演变而来。产自德国侏罗纪的始祖鸟(Arch a e o pte ryx)是介于鸟类和恐龙之间的过渡类型。与现生的鸟类不同,始祖鸟具有一整套牙齿,平的胸骨,常常还有骨质尾巴,翅上具有三个爪,可以用来抓猎物或树枝。然而,它们有具有羽毛、翅膀、叉骨和退化的手指等鸟类的特征。近十几年来,在中国发现的一系列身披羽毛的小恐龙和原始鸟类,为揭示鸟类起源之谜带来了千载难逢的良机。

似鸟龙(Ornithomimids)是一类特别的兽脚类恐龙,它们是与鸟类趋同进化的很好的实例。似鸟龙一般很苗条,有些体型可以达到很大,最大的可达7米。中华鸟龙(S in orn ith osa urus)是一种小恐龙,可能以爬行动物和哺乳动物为食。类似大型的猛禽,它们可能进行跳跃攻击。尾羽龙(C a u d ipte ryx)是另外一种产自中国的长羽毛的恐龙/鸟。最初发现自阿根廷晚白垩世的半鸟(Une nla gia)具有几种羽毛,与迄今所发现的任何非鸟类的兽脚类恐龙相比更像鸟。有证据表明它们可以拍打前肢,但是它们的翅太短,身体太重,不能飞。晚白垩世期间,地球上存在大量的鸟类和类似恐龙的原鸟(protobirds),因此很难说何时恐龙结束,何时鸟类开始。

中华鸟龙,尽管很像鸟,但并不能滑翔,也不能飞,这就带来了一个问题,羽毛有何用处。研究者就羽毛的起源提出了一系列假说,其中最常见的有以下几种:性展示假说,认为羽毛是用来进行性炫耀的,是交配行为的一部分;保温假说,根据羽毛的另一个重要作用是保温,因此提出如果某些恐龙是冷血的,体型小的可能会面临表面积与体积之比过大,不能保持体温的困难。

无论如何,在白垩纪已经存在了很多鸟类。鱼鸟(Ich th yornis)是一种30厘米长的鸟,生活在白垩纪,以捕鱼为生。鱼鸟最早于1872发现于美国的堪萨斯州,最初被认为是一种海洋爬行动物。后经研究发现,鱼鸟具有长翅,可能会飞。与现代的鸟类不同,它们的颌中具有齿。黄昏鸟(He s p e ro rn is)产自美国堪萨斯和加拿大的亚伯达省的晚白垩世,有1米多长,不能飞,具有巨大的可能蹼化的足,可能是优秀的游泳者和潜水者,以鱼为食。从20世纪90年代开始,我国辽西地区中生代地层中出土了一大批保存相当完好的早期鸟类化石。1994年起,在辽宁北票上园一带陆续发现大量晚侏罗世原始鸟类——孔子鸟类群。1995年,在孔子鸟的同一产地相同层位中,发现了现生鸟类的最早代表辽宁鸟等。这些发现,对鸟类起源和早期演化的研究有了突破性的进展。

反鸟亚纲是已经灭绝的原始鸟类,也是中生代数量与种类最多的初鸟类。反鸟类的第一块化石标本出土于晚白垩世地层,但最为人所知的反鸟类产自于早白垩世地层,特别是西班牙和中国北部的热河生物群。跟其他原始的鸟类一样,反鸟类几乎都拥有牙齿与爪状的肢体。化石记录表明,反鸟类形态多元,体型大小也相异。与黄昏鸟目一样,所有反鸟类都在白垩纪末的灭绝事件中灭绝了。

葛氏义县鸟(Yixianorn is g ra b a u i)

产地:中国辽宁省义县前杨 时代:早白垩世(九佛堂组)

葛氏义县鸟属今鸟亚纲、朝阳鸟目。个体中等大小。头长约为头宽的1.5倍,头后骨骼的长骨细长。齿骨具齿,牙齿短小。尾椎骨短小,肋骨细长。后肢骨骼细长。葛氏义县鸟是今鸟亚纲在早白垩世已知最完整的化石记录,对研究今鸟的演化与辐射有着重要意义。葛氏义县鸟因发现于义县而得其属名。种名中的“葛氏”,是为了纪念最早从事热河生物群研究的已故美国地质学家葛利普先生。

燕都华夏鸟(C a tb a yo rn is ya n d ica)

产地:中国辽宁省朝阳县波罗赤 时代:早白垩世(九佛堂组)

华夏鸟是反鸟亚纲中的一个属,模式种为燕都华夏鸟,其他还有异常华夏鸟(C.aberransis)、查布华夏鸟(C.chabuensis)及有尾华夏鸟(C.caudatus)。燕都华夏鸟为朝阳地区最早被发现的中生代鸟类之一,它个体小,头部骨骼很少愈合,头颅较大,吻较长而低,具牙齿。燕都华夏鸟名称中的“燕都”是朝阳古代的称谓。

孔子鸟(C o n fu ciu so rn is)

孔子鸟是指生活在1亿多年前的一个由不同属种鸟类构成的一个较大化石类群。孔子鸟的第一个种圣贤孔子鸟 (C.sanctus)建立于1995年,孔子鸟科和孔子鸟目也同时建立。一般来说,孔子鸟目的所有种类通常可以简单和含糊地称为“孔子鸟”,但严格意义上的“孔子鸟”通常指孔子鸟属的所有种类。迄今为止,孔子鸟属总共发现了5种,除此之外还有4种孔子鸟科成员。孔子鸟的分布遍及辽宁省的朝阳和锦州、内蒙古自治区的赤峰及河北省的承德等地,其分布时代横跨约1.2亿年前至1.35亿年前之间。在大多数化石标本中,孔子鸟的骨骼结构十分完整,并有着清晰的羽毛印迹。这一切使得孔子鸟成为最出名的中生代鸟。

朝阳会鸟(S a p e o rn is ch a o ya n g e n sis)

产地:辽宁省朝阳

时代:早白垩世(九佛堂组)

会鸟是早白垩世最大的鸟类,个体要比始祖鸟大很多,前肢长于后肢,翅膀上还保存了爪的构造,尾巴已经缩短很多,这一特征已经和现代鸟类非常相似。其次,朝阳会鸟的上下颌具有牙齿,说明早白垩世的鸟类不仅在形态、生活习性等方面出现很大分化,在个体的大小方面也出现了很大差异。“会鸟”一名是从拉丁属名Sapeornis翻译而来的,源自国际古鸟类协会的缩写“SAPE”,以纪念第5届国际古鸟类会议2000年6月在中国的成功召开。

原始热河鸟(Je h o lo rnis p rim a)

产地:辽宁省朝阳

年代:早白垩世(九佛堂组和义县组)

原始热河鸟的属名来自产地热河,种名表明它们比较原始,例如具有长长的含有尾椎的尾巴,含有20多块尾椎骨。原始热河鸟是中国目前发现的最原始的鸟类,很容易与其他鸟类区分。原始热河鸟的身形大,长有牙齿。古生物学家曾在原始热河鸟的胃中惊喜的发现了大约包含了50颗种子,这是鸟类在1.1亿多年前就吃植物种子的确切证据。

娇小辽西鸟(Lia o xio rn is d e lica tu s)

产地:辽宁省凌源 时代:早白垩世

娇小辽西鸟的化石保存十分完美,具有头大、吻短、颌具牙齿、颈长、胸骨小、肱骨近端不向内钩曲和腿长等特征。娇小辽西鸟下颌至少有5枚牙齿,上颌至少有6枚牙齿,牙齿形态与中生代其他鸟类相同。由于娇小辽西鸟特别小,最初曾怀疑其为幼年个体,但经过对头骨和头后骨骼的研究认为它已是成年个体。娇小辽西鸟是已知中生代最小的鸟类,说明早期鸟类的分异比过去认为的要复杂的多。

中华神州鸟(Shenzhouraptor sinensis)

年代:早白垩世 产地:辽宁省义县

中华神州鸟的体长约53厘米,尾约占全身2/3。嘴里无牙,前肢明显长于后肢,尾巴大约由25节骨质尾椎组成,叉骨呈“U”字形,飞行羽毛超过了身体的长度。根据肩带、腰带、四肢、羽毛发育等特征,中华神州鸟可能真正具有了一定的飞行能力,应归于初鸟类,代表了恐龙向鸟类演化过程中的一个中间环节。但也有观点认为中华神州鸟和东方吉祥鸟(Jixiangornis orientalis)是原始热河鸟的幼年个体。

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