恐龙消化系统研究取得新进展
发布时间: 2018-09-26

  2018921日,《Scientific Reports》发表了临沂大学地质与古生物研究所郑晓廷、张福成、王孝理、王岩、加拿大阿尔伯厄特大学舒克文、与中科院古脊椎动物与古人类研究所徐星合作完成的研究成果。他们报道了六件形成于1.6亿年前保存有反吐物的恐龙化石,这是迄今首次发现近鸟龙类恐龙以反吐物的方式进行消化。

 鸟类拥有高度特化和高效的消化系统,但是其消化系统的起源还不清楚。我们报道了6件具有食团的1.6亿年前伤齿龙类近鸟龙标本,近鸟龙是恐龙向鸟类转化的关键类群,这些食团含有轻微酸蚀蜥蜴骨骼和鱼鳞,有一件近鸟龙标本的食管位置保存有较多的蜥蜴骨骼。近鸟龙是迄今发现最早的产生食团的恐龙。结合其他证据,食团表明现代鸟类的消化系统在最初副鸟类(包括伤齿龙类、驰龙类和鸟类)的成员中就已形成,现在鸟类消化系统的进化很可能与这一支系的飞行运动有关。

 现代鸟类具有一个高度特化和高效的消化系统,这便于高效的生理代谢和适应空中飞行。在鸟类漫长的演化历史中,它们失去了牙齿和厚重的上、下颌,取而代之的是轻质的角质喙,同时还演化出了特别高效的消化系统,例如猫头鹰等鸟类,能够将食物“囫囵”吞入,而不经过咀嚼。对于骨骼、毛发和几丁质等难以消化的东西,鸟类会以食团的方式将其从口中吐出,而并非像其它脊椎动物那样随着粪便排出体外。

 鸟类的胃分化为腺胃和肌胃,腺胃能够分泌消化液对食物进行软化,而肌胃则主要对食物进行机械的研磨(如食谷的鸟类,肌胃中会有胃石)。鸟类的肌胃和小肠之间的幽门狭小,且小肠壁薄,因此骨头等难以消化的东西难以通过幽门,而残留在肌胃里(避免刺破小肠壁),随着肌胃的收缩,被压扁而成球状的食团,再通过消化道的逆蠕动作用,由肌胃向前运移,依次通过腺胃、食道,最终从嘴巴吐出。这样的消化过程不仅能够使鸟类快速将食物吞入体内,减小被捕食的机率,同时能将难以消化的东西迅速排除体外,减轻体重。

 近鸟龙食团的发现对鸟类消化系统的演化有了新的认识。以前研究认为非鸟恐龙和现代鸟类具有相似的取食和消化特征。像食肉鸟类和食肉非鸟恐龙都吞咽猎物整体或大部分躯干,已发现小盗龙体内有完整的蜥蜴骨骼。因此新标本的发现,表明现生鸟类所特有的消化特征(胃分化为肌胃和腺胃,肌胃能够有力收缩,消化道的逆蠕动作用)在近鸟类恐龙中就已经出现了。此前研究团队还发现了早期鸟类嗉囊的化石证据以及食性的多样性,这一系列发现都表明进步的消化系统是鸟类在中生代演化获得成功的重要因素之一。

   该项研究得到了国家自然科学基金项目的支持。

近鸟类恐龙消化系统的演化

食管保存蜥蜴骨骼的近鸟龙(STM0-179)  (王孝理供图)