基干鸟类新化石:为了飞的更高
发布时间: 2016-01-27

 

    2016126日出版的自然子刊《科学报告》(Scientific Report)发表了临沂大学古生物研究所王孝理、王岩和中国科学院古脊椎所王敏、周忠和合作完成的一篇题为“A new basal bird from China with implications for morphological diversity in early birds”的论文,报道了发现于热河生物群一类新的基干鸟类化石,揭示了在早期鸟类演化初期出现了大量的趋同演化,其中的很多特征与飞行作用有关。研究者将这一新标本命名为郑氏重明鸟(Chongmingia zhengi),感谢古生物研究所郑晓廷所长为建立山东天宇自然博物馆,并以此为基础保护大量重要脊椎动物化石标本所做的努力。

    中生代的鸟类主要包括三个大的类群:原始的基干鸟类(如始祖鸟、热河鸟、孔子鸟和会鸟),和更为进步的鸟胸类(反鸟类和今鸟型类)。为了详细讨论重明鸟的系统发育位置,研究者利用两个不同矩阵对其进行了支序系统学的讨论。在包含有大量非鸟类恐龙的矩阵中,重明鸟成为了鸟胸类最近的外类群;而在包含有大量中生代鸟类的矩阵中,重明鸟成为了仅次于始祖鸟的最原始的鸟类。

    重明鸟的部分形态特征说明其飞行能力较差,如愈合的肩胛乌喙骨,粗壮的叉骨。然而有趣的是,重明鸟的小掌骨强烈弯曲,从而扩大了与大掌骨之间的掌骨间隙。鸟类的初级飞羽附着于大掌骨,在飞行时经受空气阻力。研究者认为小掌骨恰好起着杠杆的作用,弯曲的形态增加了其力臂的长度(力矩得到增大),从而更有效的支撑初级飞羽,防止飞羽受损。上述的特征组合,再一次表明在飞行演化初期,原始鸟类演化出不同的特征来适应这一选择压力。
研究者对重明鸟进行了骨组织学的研究,发现其骨璧主要是由纤维板骨构成,纤维板骨反映了较为快速的骨质沉积;重明鸟缺失在其它基干鸟类上所发现的生长停沚线,表明其生长快速而连续。发育的内环古板和次级骨单位,骨璧附近纤维的有序排列,以及密度减少并且扁平化的骨陷窝,都表明重明鸟在死亡时的生长速率显著下降,已经接近成年。而与大小相近的其它基干鸟类相比,重明鸟的生长速率介于热河鸟与孔子鸟之间。
重明鸟保存有胃石,推测其为植食性,进一步表明植食性在鸟类演化初期较为普遍,如热河鸟、会鸟和多数基干今鸟型类。在热河生物群,一些脊椎动物同样具有飞行能力,如恐爪龙类和翼龙等,这些脊椎动物多以肉食性为主。因此,植食性在原始鸟类的广泛出现,有助于减少鸟类在演化初期与其它脊椎动物的直接竞争,有利于其占据生态位和后期的演化成功。

    该项研究得到了中国科学院青年创新促进会,科技部973项目,国家自然科学基金,现代古生物学和地层学国家重点实验室开放课题基金等项目的支持。