植硅体揭秘古鸟食谱

吴 妍

被子植物主导着当今地球陆地生态系统的大部分景观，并在支持不同生态系统的相互作用和包括人类自身的生物多样性构建方面发挥着关键作用。从现代鸟类和植物之间密切关系来看(例如在种子传播、授粉和吸食花蜜机制等)，长期以来，鸟类被认为可能在被子植物早期多样性方面扮演着协同演化的重要生态角色。然而，古鸟类和被子植物相互作用的直接化石证据一直缺乏，使得这样的假说很难找到确凿的证据。

中国辽西早白垩世热河生物群的特异埋藏已经发现了一系列重要的脊椎动物、无脊椎动物、被子植物化石，还包括了已知最古老也是多样性最为丰富的鸟类化石。为了进一步探讨被子植物和早期鸟类之间的相互关系，科研人员首次试图应用植硅体分析方法对原始热河鸟消化道材料进行了细致研究。

热河鸟标本(IVPP V14978)的线描、摄影和CL扫描（图片来自原文）

与现代鸟类不同，原始热河鸟只有几颗小牙齿，尾巴由二十多节骨质尾椎组成，和恐龙尾巴很像。原始热河鸟位于鸟类演化树较为基干的位置，是除始祖鸟之外，和鸟类祖先最接近的一个支系。对其食性的研究对于全面了解鸟类生态起源辐射至关重要。

之前的研究已经发现，中生代的鸟类很多以植物为食，特别是在热河鸟正型标本中胃部保存种子化石。然而早期鸟类特别是热河鸟到底在食用哪种植物呢？是裸子植物还是被子植物？一直以来，由于直接证据的缺乏，给我们留下很多未解之谜。

到底用什么方法，能够透过亿万年的沉积，仍然可以解锁远古的植物信息呢？这个“神兵利器”就是植硅体。植硅体是一种微体植物化石。它是高等植物从地下水中吸取了可溶性二氧化硅，沉淀于植物细胞内或者细胞外部，形成水合二氧化硅。植硅体具有一些独特的特性，比如它耐腐蚀和分布广。植硅体的分布，可以从高山到平原，从江湖到海洋，凡有植被的地方都有植硅体存在的可能。不仅如此，更为重要的是，不同的高等植物会产生独有的植硅体形态。所以，我们可以根据植硅体形态特征，区分不同的植物细胞，进而对植物种类进行鉴别。换句话说，它就是植物的专属身份证。

事实上，植硅体分析已经在考古学、第四纪地质学、古生态学、医学等众多研究领域取得很多重要成果，特别在考古研究中的应用发挥着重要作用。而植硅体这种强烈的耐腐蚀和指示性特点，是否可以把它应用到更古老的中生代脊椎动物的特异埋藏化石研究呢？最近，我们首次应用植硅体分析方法对一个完整热河鸟化石个体的消化道材料的分析，发现了富集的化石植硅体。

为了进一步鉴定化石植硅体，在整理4000余种植物的植硅体数据库基础上，依据早期群落植硅体数据库的建立和对比，我们发现化石植硅体与现生植物中木兰类植物叶片植硅体最为接近，从而实现了这些古老植硅体的形态鉴定。这一研究结果证实了在热河鸟的胃容物中保留了来自木兰类叶子植硅体的证据，也将已知的早期鸟类植食性认识扩展到木兰类植物的叶片。这是植硅体分析方法在中生代脊椎动物化石研究应用的又一次重要突破，为进一步拓展脊椎动物与环境协同演化研究，开辟了新的方向。

包括热河鸟和现存鸟类在内的三维下颌形状PCA图，重点与现存植食性鸟类对比（图片来自原文）

研究团队基于宏观及微观等多重分析手段，利用形态计量分析和下颌骨骼几何形态的定量化研究，对包含热河鸟和现生鸟类主要支系的下颌三维几何形态数据集进行了更多分析，结果发现热河鸟的下颌形态类似现生植食性鸟类，其在形态上更接近于南美洲热带森林中现生鸟类（麝雉），麝雉恰恰就是以叶子为食的。

先前的研究已经表明，鸟类的近亲，小型兽脚类恐龙绝大多数属于猎食者。相比之下，鸟类是树栖植食性动物，这是当今鸟类在世界各地占据的一个重要而常见的生态角色。而鸟类向树栖性的生态位转化表明鸟类进化过程中的取食、消化系统和所处的陆地生态发生了改变，鸟类与开花植物之间开始了直接的相互作用。我们从热河鸟胃容物中发现木兰类植物叶子，为古鸟类普遍植食性的树栖生态位置的转化提供了明确证据。这一研究成果不仅为早期热河鸟食性提供直接证据（热河鸟与其生态环境复原图见封底），也为鸟类食性演化与被子植物演化之间的早期互动提供了全新的认识。

可以想见，在中国辽西白垩纪早期，鸟类正经历着一场别开生面的进化辐射，在环境变化的影响下华丽变身！它们展开飞翼，凌空而上，和它亿万年后的子子孙孙一样，飞上木兰树梢，在树枝的摇曳中，享用着叶片的能量和芬芳！