始祖鸟的秘密

2022-06-17蔡沁

知识就是力量 2022年5期

蔡沁

位于德国南部巴伐利亚州的索伦霍芬，以出产优质的石灰岩闻名于世。采矿业一直是索伦霍芬重要的经济支柱，欧洲石板印刷术就需要用到此地光滑平整的石板。矿工们靠手动开采石片，他们逐一凿开岩石，按照成色区分批次。19世纪中叶，矿工们无意中在一道石板里解开了关于始祖鸟的史前“封印”。

1860年，矿工们在一处采石场中发现一枚精致完整的羽毛化石。这枚羽毛长6.8厘米、宽1.1厘米，乍一看大小、形状和现代鸟类的羽毛并没有什么区别。但这一矿区属于侏罗纪地层，意味着这根羽毛来自亿万年前。在此之前，人们从未在这么久远的地层发现过鸟类化石。这枚化石的发现，证明早在侏罗纪地球上就已经有鸟类的踪影了。1861年，法兰克福肯堡自然史博物馆的研究员将这枚羽毛化石正式命名为“Archaeopteryx”，意思是“古老的翅膀”，即始祖鸟。

很多始祖鸟化石是以头部后仰、肢体扭曲的狰狞姿态现身，看起来死时极为痛苦。事实上，这样怪异的姿势是由于始祖鸟死后颈部肌肉强度下降，颈椎间富有弹性的韧带自动牵引着脖子向后拉造成的，其实是鸟类最放松的姿态

在始祖鸟命名后的1个月，这一矿区又有喜讯传来。矿工们在30米深的矿洞内发现了一具仅缺失头骨的完整始祖鸟化石。这具化石既保存有鸟类的羽毛和翅膀，又保留有爬行类的尾巴和爪子，看起来十分怪异。

彼时恰逢英国著名生物学家查尔斯达尔文的巨著《物种起源》出版一周年，书中观点——“物种是由较原始的种类演化而来的”观点在神创论大行其道的欧洲被斥为异端。而横空出世的始祖鸟化石正中达尔文学说的下怀。

英国博物学家托马斯亨利赫胥黎，在对比始祖鸟和美颌龙（侏罗纪的一种小恐龙）的共同点后，提出了“鸟类是由恐龙演化而来”的假说。始祖鸟也因此被达尔文誉为“爬行动物与鸟类间缺失的一环”。然而达尔文和赫胥黎的学说提出之后，遭到了学界各种质疑和嘲讽。如今，越来越多的化石证据已经证实，这一猜想是正确日合平逻辑的。

查尔斯·达尔文于1859年出版了著名的《物种起源》，构想鸟类是由爬行类演化而来

托马斯·亨利·赫胥黎提出“鸟类由恐龙演化而来”

据研究，始祖鸟生活在1.5亿～1.48亿年前的侏罗纪晚期，当时的欧洲更靠近赤道，被温暖的浅海包围，始祖鸟就栖息在欧洲南部的岛屿上。始祖鸟的体长约为50厘米，体重不超过1千克，和现代喜鹊差不多大。前肢长有一对宽而圆的翅膀，翅膀上还长着3个指头，指头末端有着长而尖的爪子。后肢细长，3个脚趾上也长着利爪。虽然结构仍原始，但始祖鸟已拥有基本的飞行能力。始祖鸟的身后挺着一条长长的尾巴，可以帮助它们在奔跑时保持平衡。

始祖鳥的脑袋不小，吻部细长，后部膨大。现代鸟类口中无牙，而始祖鸟的嘴里长有许多锋利的小牙齿。古生物学家通过对始祖鸟头骨进行X射线和CT扫描，发现它们的大脑结构与现代鸟类非常相似，其脑部比例比绝大多数恐龙都要大，可谓是侏罗纪的“最强大脑”！其中视觉区域占了脑部的1/3，这说明它们拥有发达的视力。始祖鸟还有着类似于现代鸟类的内耳结构，这表明它们已经拥有飞行所需要的平衡感、空间感与身体协调能力。

始祖鸟看起来仿佛长了5只翅膀，前肢、后肢各一对，长长的尾巴构成了第5只。从身上的羽毛类型和分布来看，它们已经能够完成简单的飞行运动

飞羽，是鸟类特化（由一般到特殊的生物进化方式）来飞行的结构，主要由羽根、羽轴和羽枝构成。鸟类一旦被剪去飞羽，就无法飞行。始祖鸟的双臂具有发育完全的飞羽结构，腿部和尾巴上也有一小部分。

从始祖鸟的身体结构来看，其攀爬能力有限，平时还是习惯栖息在森林底部的地面上。但始祖鸟的翅膀并不能进行高强度、长时间的振翅飞翔，其大长腿也表明它们能在森林里快速奔跑追逐猎物，是个迅猛的小型掠食者。

那么，始祖鸟是什么颜色的呢？其羽毛上的黑素体可以告诉我们答案。黑素体是一种广泛存在于鸟类和哺乳动物毛发上的结构，不同形状和种类的黑素体代表着不同颜色。2012年，美国布朗大学的研究人员对始祖乌黑素体进行分析对比，发现其部分羽毛是黑色的，羽毛边缘和尖端可能颜色更深。

由于身兼恐龙和鸟类的特征，始祖鸟稳坐“鸟类祖先”的宝座长达一个多世纪。那它究竟是不是鸟类的祖先呢？

赫胥黎提出的鸟类“恐龙起源论”，由于一直缺乏过硬的证据，使人们对这个假说始终将信将疑。直到1996年，中国辽宁出土第一具带羽毛恐龙——中华龙鸟化石，让科学家看到鸟类起源的曙光。近30年来，古生物学家已经在中国东北地区挖掘出大量带羽毛的恐龙化石，它们形态各异，种类繁多，但都属于恐龙家族。这不禁让科学家们犯了难：这些恐龙也长着羽毛，有的也长有翅膀，小部分甚至还会飞，那它们到底算不算是鸟类呢？

经过中外各国专家的细致研究，目前学界公认鸟类是由小型兽脚类恐龙演化而来，包括今天所有鸟类在内，都是兽脚类恐龙家族的一员。而始祖鸟只是鸟类演化过程中的分支，并不是鸟类的直系祖先。

如今，许多兼具恐龙和鸟特征的兽脚类恐龙被发现，就连科学家都难以说清它们究竟是恐龙还是鸟，想要厘清鸟类演化的脉络，还需要更多研究。

始祖鸟生活的地区是位于海上的岛屿，有时海水灌入浅滩会形成浅水潟（xì）湖（即海邊的盐碱湖）。经过数千万年的演化，这片潟湖脱离了与沙洲和海岸的联系，湖底沉积了细腻的泥沙，湖水的盐分也日益增高，终于成为一片生命无法驻足的水域。一旦动物的尸体被暴风雨或洪水冲入潟湖，湖底的泥沙就会将尸体完全包裹，而湖中极低的含氧量可以防止尸体进一步腐坏，因此一些不易保存的细节都能被封存。在始祖鸟化石周围，古生物学家已发现了包括昆虫、鱼类、翼龙和恐龙在内超过400种动物的化石，堪称“古生物化石宝库”。