最近,福建省發(fā)現(xiàn)了一具名為政和八閩鳥(Baminornis zhenghensis)的鳥化石,體重與常見的喜鵲相近。它的骨盆結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代鳥類相似,尾巴短小,但翅膀上卻保留了類似恐龍的利爪。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了科學(xué)界的廣泛關(guān)注
有人認(rèn)為
它改寫了鳥類演化的歷史
那么,政和八閩鳥到底有什么特別的?
世界上第一只鳥
到底是怎么來的?
政和八閩鳥復(fù)原圖,身后是奇異福建龍(于同一個(gè)地點(diǎn)發(fā)現(xiàn))
趙闖繪制,圖源國科大英文官網(wǎng)english.cas.cn
鳥類的起源:從恐龍到現(xiàn)代鳥類
要理解政和八閩鳥的重要性,首先需要了解鳥類的起源。鳥類的祖先是恐龍總目-蜥臀目-獸腳亞目下的恐龍,它們身上長著羽毛,雙足行走且體型不大。
注:只有一部分體型較小且有羽毛的獸腳亞目恐龍化作了今天的鳥類,其他的獸腳亞目恐龍都消失在了歷史的長河中,例如我們熟悉的霸王龍、鯊齒龍和永川龍等。
在演化過程中,這類恐龍逐漸退化了長尾巴,尾骨上形成了可以在飛行過程中控制尾巴羽毛的尾綜骨,翅膀上的爪子也逐漸退化,還演化出了發(fā)達(dá)的胸部以便振翅飛行。此外,它們還擁有可以對握住樹枝的腳趾。
獸腳類恐龍演化樹
圖源IBTimes UK
注:從上到下依次為—暴龍超科、美頜龍類、似鳥龍類、鐮刀龍類、阿爾瓦雷茲龍類、竊蛋龍類、傷齒龍科、馳龍科和化石鳥類(始祖鳥、會鳥、熱河鳥、吉祥鳥、孔子鳥,以上均為晚侏羅世到早白堊世發(fā)現(xiàn)的化石鳥類)以及現(xiàn)代鳥類。
現(xiàn)代鳥的尾綜骨(最左側(cè) )
圖源jurassic-park.fr
注:基于系統(tǒng)發(fā)育方面的研究和相應(yīng)的骨骼解剖學(xué)證據(jù),目前學(xué)界認(rèn)為恐龍包括鳥類,鳥類是獸腳亞目恐龍當(dāng)中鳥翼類的一部分,且常用“鳥類”和“非鳥類恐龍”來稱呼,本文為便于讀者理解,仍使用相對老的稱呼,即用恐龍兩個(gè)字來稱呼“非鳥類恐龍”。
在1.5億年前的晚侏羅世,德國生活著大名鼎鼎的始祖鳥,學(xué)界曾認(rèn)為它是最原始的鳥類。
始祖鳥化石 圖源fonds
然而,1.6億年前的內(nèi)蒙古和遼寧地區(qū)還生活著一群“類鳥恐龍”,如近鳥龍、彩虹龍和始中國羽龍等,這些恐龍雖然具有長尾巴和大爪子,但它們的骨盆、頭骨和腕骨結(jié)構(gòu)已經(jīng)與鳥類非常相似。
近鳥龍復(fù)原模型,拍攝于中國古動物館
這是為數(shù)不多的、顏色復(fù)原準(zhǔn)確的恐龍之一
其羽毛內(nèi)有黑色素體保留
這些“類鳥恐龍”的發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家推斷,鳥類可能是從1.6億年前開始逐漸從恐龍演化而來的。始祖鳥和上述這些類鳥恐龍都屬于鳥翼類(Avialae),這是一個(gè)包括“真正鳥類”和“類似鳥”的恐龍家族。
彩虹龍,鳥翼類的“類鳥恐龍”之一
發(fā)現(xiàn)于河北青龍縣,有羽毛
圖源維基百科
注:獸腳類恐龍當(dāng)中,也有其他一些恐龍和鳥類一樣有羽毛,且有類似的腕部骨骼等特征,例如傷齒龍科和竊蛋龍類、馳龍科等。但是它們同鳥翼類親緣關(guān)系更遠(yuǎn)。學(xué)界也有部分觀點(diǎn)認(rèn)為始祖鳥并非鳥翼類。另外,始祖鳥和現(xiàn)存鳥類相比于近鳥龍,尾巴的尾椎減少了,肱骨等骨骼結(jié)構(gòu)也有些修改。
傷齒龍科的華美金鳳鳥龍化石,生存于早白堊世
也有羽毛,拍攝于河北熱河地質(zhì)博物館
馳龍科的小盜龍 圖源維基百科
約1.3億年前的早白堊世,鳥類開始開枝散葉。它們當(dāng)中有尾巴長而原始的類型,例如熱河鳥。也有短尾巴且有尾綜骨的鳥類,“尾綜骨”這塊骨頭的出現(xiàn)就標(biāo)志著現(xiàn)代鳥類體型已經(jīng)確立。
這群短尾鳥當(dāng)中,有一部分胸骨較為發(fā)達(dá)、有尾綜骨的鳥叫做“真鳥類”(Euornithes),今天地球上所有的鳥都是真鳥類的成員。
于是,科學(xué)家們就此構(gòu)思出了鳥類的演化思路:1.6億年前原始的鳥翼類恐龍出現(xiàn)→1.5億年前,它們從原始的鳥翼類,變成類似始祖鳥那樣的長尾鳥類→1.3億年前又變成帶著尾綜骨的短尾巴鳥類。
這些帶著尾綜骨的鳥中,又有真鳥類這個(gè)分支漸漸變成了現(xiàn)在的鳥類。
真鳥類化石成員,葛氏義縣鳥
政和八閩鳥的發(fā)現(xiàn):改寫鳥類演化史
政和八閩鳥的發(fā)現(xiàn)改變了我們對鳥類演化的理解。它生活在1.5億年前的晚侏羅世,與始祖鳥同一時(shí)代,但它的尾綜骨和短尾巴表明它比始祖鳥更接近現(xiàn)代鳥類。
政和八閩鳥的骨盆結(jié)構(gòu)、叉骨和肩胛骨都與現(xiàn)代鳥類相似,顯示出它在演化上的“先進(jìn)性”,說它是第一只鳥也沒問題。
當(dāng)然,競爭“第一只鳥”頭銜的不止它倆。和八閩鳥與始祖鳥同一個(gè)時(shí)代的,也有德國的阿克莫鳥(Alcmonavis),不過它的化石比較少且相對不完整,也沒有八閩鳥這樣的尾綜骨。
政和八閩鳥化石,左上角是為其尾綜骨和尾巴,比較短
放大一些
左側(cè)是始祖鳥長尾巴,右側(cè)是現(xiàn)代鳥尾綜骨的短尾巴
圖源維基百科
不過,相比于現(xiàn)存鳥類可愛的小翅膀,政和八閩鳥依舊有兩個(gè)駭人的大爪子,這更類似于始祖鳥還有其他長尾鳥翼類(如近鳥龍)的利爪。
這些恐怖的利爪,表明“先進(jìn)”演化的政和八閩鳥,也保留了原始的特征——只改了屁股,沒改翅膀上的爪子。
從左到右依次是政和八閩鳥、始祖鳥、近鳥龍、奇異福建龍、熱河鳥以及孔子鳥的爪子。其中孔子鳥是尾部短小且有尾綜骨的鳥類,爪子仍有但是顯得不那么突出。熱河鳥是長尾巴的原始鳥,也是相對不突出的爪子。
翅膀上沒爪子的小太陽鸚鵡
拍攝于北京野生動物園
“演化是一點(diǎn)一點(diǎn)地變,正如飯要一口一口吃”,政和八閩鳥的發(fā)現(xiàn)展示了“鑲嵌演化”的特點(diǎn),即演化是逐步進(jìn)行的。
正如從猿到人是先修改了腰部結(jié)構(gòu)來長途直立行走,再之后才是擁有更大的腦子,蛇類的演化過程是先退化掉前肢然后再把后面的腿部退化掉。
政和八閩鳥的發(fā)現(xiàn)表明了“短尾巴鳥”的出現(xiàn)時(shí)間是1.5億年前,比起往常認(rèn)為的時(shí)間提前了兩千萬年左右。
難道鳥不是恐龍?
比起始祖鳥和奇異福建龍,政和八閩鳥擁有更“鳥里鳥氣”的骨骼形態(tài)。那么,政和八閩鳥是不是也有恐龍祖先呢?
根據(jù)相關(guān)研究人員推導(dǎo),政和八閩鳥的鳥翼類恐龍先輩可能生活在1.64-1.72億年前,而這位先輩修改尾巴和骨盆結(jié)構(gòu)的時(shí)間,也比學(xué)者認(rèn)為的更早。尋找1.5-1.8億年前的鳥翼類恐龍化石以此補(bǔ)全鳥類演化的鏈條,可能會成為科學(xué)家們的新研究方向。
目前恐龍朝著鳥類演化的模式可能是:
1.64-1.72億年前,最早且原始的鳥翼類恐龍出現(xiàn)在地球上。
在之后的幾千萬年里,完成了從“原始鳥翼類恐龍”到“長尾鳥”再到“短尾鳥”的轉(zhuǎn)變。
在1.5億年前,尾巴變短還出現(xiàn)了尾綜骨的政和八閩鳥出現(xiàn)了。
在這之后,從1.5億年前的晚侏羅世到今天,這些有尾綜骨的鳥類繼續(xù)演化,帶著恐龍的血脈活到今天。
下表為政和八閩鳥發(fā)現(xiàn)前與發(fā)現(xiàn)后,鳥翼類恐龍向鳥類演化的相應(yīng)關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)。由于尚未在化石記錄中發(fā)現(xiàn)比1.6億年前更早的原始鳥翼類和比1.5億年前更早的長尾鳥,所以下面表格中標(biāo)紅的相關(guān)數(shù)字僅為基于文獻(xiàn)和研究的推測:
注:也有學(xué)者對于八閩鳥“鳥里鳥氣”的尾綜骨提出了質(zhì)疑,他們基于骨骼的形態(tài)學(xué)和埋藏學(xué)。認(rèn)為它的尾綜骨其實(shí)不是真的尾綜骨,而是腰部骨骼的愈合薦椎。按照此觀點(diǎn),八閩鳥沒準(zhǔn)還是一個(gè)長尾巴的家伙。對此本文先不使用這種觀點(diǎn)。
曙光鳥,屬于原始的鳥翼類,不是鳥
它生活在1.6億年前左右
更讓人驚訝的是,在同政和八閩鳥這個(gè)原始鳥翼類同一時(shí)期的地層中,也發(fā)現(xiàn)了1.5億年前的鳥叉骨,這個(gè)叉骨化石和真鳥類形態(tài)非常類似。
有些人借此推斷,現(xiàn)存鳥所屬的真鳥類分支可能出現(xiàn)得更早,沒準(zhǔn)我們可以到更早的侏羅紀(jì)地層中找到真鳥類還有其他原始鳥類化石!
不過這塊化石由于比較破碎,還沒有完全確定是真鳥類的骨頭,也不排除可能是某種鳥翼類恐龍通過趨同演化的方式,把自己的叉骨“變”做后輩的模樣。
現(xiàn)存鳥的叉骨 圖源dinodata.de
這塊叉骨化石(編號是圖中紅點(diǎn)部分),基于形態(tài)學(xué)分析,相比于圖中藍(lán)色的其他恐龍(不是鳥翼類但是有羽毛的)叉骨,始祖鳥等原始鳥翼類叉骨的褐色部分,形態(tài)更類似于綠色標(biāo)記的真鳥類叉骨化石
看到這里,有些人或許會想,鳥類難道不是恐龍后代?政和八閩鳥和類似真鳥類神秘叉骨化石的發(fā)現(xiàn),也只是表明恐龍具有“鳥里鳥氣”的骨骼形態(tài),逐漸化作鳥的時(shí)間比我們認(rèn)為的更早,但并沒有否認(rèn)恐龍和鳥類骨骼的同源性和演化關(guān)系。
政和八閩鳥同鳥翼類其他成員以及其他恐龍演化樹,它們所在的鳥翼類是近鳥類的一部分(近鳥類也包括傷齒龍科等恐龍),而近鳥龍和它上面的三個(gè)恐龍,以及奇異福建龍不是鳥,四個(gè)有藍(lán)色條標(biāo)志的白堊紀(jì)的鳥是尾巴較短的鳥類,而熱河鳥則有相對修長的尾巴。圖源https://doi.org/10.1038/s41586-024-08410-z,作者翻譯
政和八閩鳥的老前輩到底是誰?我們等著后續(xù)的研究吧。約三十年前最初發(fā)現(xiàn)的遼西的帶羽毛恐龍化石—中華龍鳥,揭開了鳥類起源和恐龍演化的新紀(jì)元,而今天政和八閩鳥的發(fā)現(xiàn),想必也是如此。
END
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作者:大清神龍
上海科普作家協(xié)會學(xué)生會員
責(zé)編:董小嫻
審核:張超 李培元