2月13日,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所與福建省地質調查研究院聯合發布最新研究成果:通過對福建省政和動物群發現的侏羅紀鳥類化石的研究,發現全球最古老的鳥類之一——“政和八閩鳥”,也是迄今唯一確切的侏羅紀鳥類,揭示了現代鳥類的體型結構在侏羅紀晚期(距今1.5億年)就已經出現,該研究將以尾綜骨為代表的鳥類重要特征出現的時間提早了近2000萬年。中國發現全球最古老鳥類「政和八閩鳥」,將鳥類起源時間提早近 2000 萬年,這一發現有哪些重要意義?
非常有意義的發現!
要深入了解這個發現的重大意義,需要先了解鳥類的演化過程。
大多數人往往只知道鳥類是恐龍的一支,再詳細點可能了解始祖鳥,再細化就不知道。
但恐怕很多人不知道,始祖鳥幾乎要被開除鳥籍了。即便不開除鳥籍,也不是最早的鳥類。
這是始祖鳥:
這是今天的鳥類:
始祖鳥和今天的鳥類,一眼看過去的最大區別是什么?
是尾巴!
始祖鳥(左)和今鳥(右)骨骼對比,py即為尾綜骨
雖然始祖鳥的尾巴上也有羽毛,但它們的骨骼是完整的一整個長條,和非鳥恐龍的長尾巴是相似的。
然而,今鳥的尾骨卻有部分椎骨愈合成了尾綜骨(pygostyle)。
這對鳥類的飛行至關重要,這個我們后面再說。
始祖鳥和今天的鳥類,都屬于恐龍總目(Dinosauria)-獸腳亞目(Theropoda)-虛骨龍類 (Coelurosauria)-手盜龍類(Maniraptora)-近鳥類(Paraves)。
近鳥類下面分支出鳥翼類(Avialae)和恐爪龍類(Deinonychosauria)。
學術界一般把鳥翼類當成廣義上的鳥類。
即便最原始的鳥翼類,羽毛和今天的鳥類都已經非常接近,尤其是不對稱飛羽。
兩個長的羽毛分別是飛羽(左)和尾羽(中),僅尾羽對稱
不對稱飛羽具有非常關鍵的飛行優勢:
- 往上振翅時,窄邊降低阻力,往下振翅時,寬邊增加阻力(也即增加升力)。
恐爪龍是與鳥類關系最近的非鳥恐龍。
大名鼎鼎的傷齒龍和馳龍就屬于恐爪龍類,一個是恐龍中智力最高,一個是近鳥龍中地面戰力最高,著名的迅猛龍(伶盜龍)便屬于馳龍。不過也有觀點認為,傷齒龍和鳥類較近[1]。
雖然傳統的研究把始祖鳥歸類到鳥翼類(Avialae)[2] [3] [4] [5],然而自從2011年中科院古脊所(徐星院士團隊)一篇《nature》上的論文認為始祖鳥與恐爪龍更接近后,始祖鳥劃分到恐爪龍下的接受度也越來越高[6] [7]。
鳥翼類一般定義為包括鳥類但不包括恐爪龍的鳥類冠群。
在鳥翼類和恐爪龍最晚共同祖先逐漸演化出鳥類的過程,其生理構造是從恐龍特征一步步發展成鳥類特征的。
鳥類演化,及關鍵特征
不同恐龍總目的叉骨對比:腔骨龍、霸王龍、迅猛龍、始祖鳥、鴿子
恐龍的喙,細小的牙齒,長長的尾巴,三趾長爪,叉骨張角更大,無龍骨突等等,這些都是非鳥恐龍的特征。距離今鳥越近這些特征越少,距離恐爪龍越近,這些特征越多。
始祖鳥除了羽毛和現代鳥類非常接近外[8],其它特征和恐爪龍接近。
這種過渡狀態,是學者對它分類出現“薛定諤的始祖鳥”現象的根本原因。
始祖鳥的不對稱飛羽
從走地鳥到飛鳥的過程中,通過不對稱飛羽獲得足夠撲騰能力的始祖鳥,并不見得能真正的飛行。
一般認為,始祖鳥擁有的是撲翼跳躍和短距離滑翔的能力。
早期的研究過于唯羽毛論,因此始祖鳥才長期判斷為鳥類。目前唯羽毛論依舊具有強大的慣性,例如,1.61億年前,最早的擁有不對稱羽毛的巨嵴彩虹龍(Caihong juji)[9],發現時便直接歸類為鳥翼類。
但也有的古生物學家認為,它應該和始祖鳥等獨立于鳥翼類之外。
巨嵴彩虹龍
所以,如果始祖鳥不開除鳥籍,它也不可能是最早的鳥類。
總的來說,雖然有的古生物學者把包括始祖鳥在內的所有傳統鳥翼類,都稱為鳥類。但也有的古生物學者并不認同這種看法,尤其是在嚴肅層面討論時,往往會把始祖鳥等恐龍特征較多的排除在外。
也有古生物學者干脆把所有距離今天鳥類更近,距離恐爪龍更遠的鳥類,統一歸類進入真鳥翼類(Euavialae)。
這樣完全不管那些更“混沌”的過渡類群,似乎更有益于對鳥類的分類。
從演化關系可以看出,整個真鳥翼類,除了吉祥鳥和會鳥(也常常歸類在尾綜骨類中),剩下的就是尾綜骨鳥類。
吉祥鳥[10]鳥喙接近現代鳥類(可能是趨同進化,當時的鳥類祖先還有牙齒),長尾巴。
但有個關鍵特征,前肢和后肢比例高,達到1.31倍,比近鳥龍高(通常80%)。
不過這還是比今天鳥類1.5以上低一些(今天鳥類這個比值最高可以達到10以上,飛行能力強的一般能達到2~3)。
吉祥鳥
吉祥鳥算不算嚴格意義上的鳥類,不同古生物學者同樣看法不同。
但至少,比其更加先進的尾綜骨鳥類,可以算是嚴格意義上的鳥類。
比起更早的過渡種類,尾綜骨鳥類都有著非常優秀的飛行生理特征。
過去的化石發現,尾綜骨鳥類中最原始類群,出現的時間在1.3億年前左右,最早不超過1.4億年,以孔子鳥(Confuciusornithidae)為代表[11] [12]。
正是因為孔子鳥相比起始祖鳥距離今天的鳥類更近,而且屬于更加嚴格的鳥類,因此它在鳥類進化史上的名氣(學界),僅次于始祖鳥。
除了有研究認為孔子鳥除了肌肉力量不行外(這也是原始尾綜骨鳥類中比較普遍的特征),其幾乎具有鳥類所有的其他飛行能力特征。
因此,我們認為它屬于嚴格上的鳥類,并沒有什么問題。
白堊紀與侏羅紀的地質年代時間界限在1.45億年前。
這意味著,嚴格范疇上的鳥類,在過去只出現在白堊紀。
不過古生物學家,在孔子鳥幾乎同時代,也即1.3億年前,發現了另外一種更為先進的鳥類——原羽鳥(Protopteryx)[13] [14]。
原羽鳥與人類手掌大小對比
原羽鳥能夠在天空自由飛翔,飛行能力和今天的鳥類非常接近。
這意味著,在1.3億年前一定會有更加原始的尾綜骨鳥類。
但這種鳥類人類一直都沒有被發現。
而且最早的尾綜骨鳥類,究竟出現在白堊紀早期,還是侏羅紀晚期,同時也有一個巨大的懸念。
這個懸念,再一次被中國古脊所(這次是王敏團隊)揭開。
更早的尾綜骨鳥類的確出現在更早,而且就在侏羅紀晚期。
他們發現的政和八閩鳥(Baminornis zhenghensis),出現的時間在1.5億年前。足足比之前發現的最早尾綜骨鳥類(至于是否是今鳥型類,放在后面討論),提前了2000萬年,直接跨越進入了侏羅紀[15]。
政和八閩鳥化石和骨骼:
政和八閩鳥復原:
政和八閩鳥的尾綜骨已經有了現代鳥類的典型特征,有理由相信,它們是一種能飛行的鳥類。
尾綜骨之所以對鳥類飛行非常的重要,主要原因在于,尾綜骨不僅減輕了鳥類的體重,還使得鳥類的重心更加的往前,移到翅膀下,從而更加的有利于飛行。
一些滑翔的近鳥龍,由于有很重的尾巴,為了能夠滑翔,腿部也長有飛羽,可以稱它們是四個翅膀的“鳥”。
四翼的小盜龍
尾綜骨還有利于附著肌肉,使得鳥類后肢和尾骨能夠獨立運動。
這使得鳥類在飛行時,對尾羽的控制更加的靈活自如,從而大大提升飛行時的微操能力。
不僅有利于平衡,還有利于進行升降、轉彎等各種動作的轉換。
現代鳥類飛行時的尾部微操:
總之,進化出尾綜骨對尾羽、肌肉的集中附著,以及精細操控都至關重要。
鳥類不能沒有尾羽,就像飛機不能沒有尾翼一樣。
甚至可以說,進化出尾綜骨就是鳥類僅次于進化出翅膀的飛行革命。
當然,我們也不得不注意到的是,假如政和八閩鳥僅僅只是基干尾綜骨鳥類,那么它和孔子鳥一樣,其實都是沒有龍骨突的。這使得它們難以像今天的鳥類那樣,進化出非常發達的肌肉用來飛行。
要提升飛行能力,就需要強大的胸肌,而強大胸肌的必要條件就是龍骨突。前面我提到的人類手掌大小的原羽鳥,正好就是最原始的鳥胸骨類(Ornithothoraces)[16]。
雖然原羽鳥的龍骨還沒有今天鳥類的發達,但已經足以附著發達的肌肉
然而,我們也不得不注意到的是,政和八閩鳥的叉骨特征,給它是不是鳥胸骨類留下了巨大的懸念。
因為它的叉骨特征,具有今鳥型類的特征。
所謂今鳥型類,就是今天所有鳥類的總稱。
鳥胸骨類下面僅僅只有今鳥和反鳥兩個分支,反鳥已經全部滅絕。
顧名思義,反鳥和今鳥最典型的區別,在于肩胛骨和烏喙骨的結合方式是相反的。
今鳥接合部的烏喙骨凹進,肩胛骨突出。而反鳥類則為相反,烏喙骨凸出,肩胛骨凹進。
兩種不同的結合方式,可能并沒有令它們出現大的生存差異
不過除了烏喙骨之外,叉骨的形狀也能反映出今鳥和反鳥的區別。
政和八閩鳥的叉骨和今鳥很相似。
政和八閩鳥的叉骨(左上)
鳥類的叉骨和烏喙骨(從上到下):始祖鳥、反鳥、今鳥
相對于完整的今鳥骨骼以及確切的龍骨突,僅僅只有近似于今鳥型的叉骨,其實直接判定成今鳥型類,我個人認為證據還是有些不足。而且發現的是一堆散骨,相比起完整的骨骼,無法實錘。
不過,最早的今鳥和反鳥都是出現在1.3億年前,把政和八閩鳥考慮成尾綜骨類到鳥胸骨類的過渡型,是比較合適。至于,是否是真正的鳥胸骨類,依舊需要更多的化石發現。
但至少政和八閩鳥的發現,證明了:
鳥類是從1.5億年前的侏羅紀晚期掌握了飛上天空的能力,經過2000萬年的進化,才在1.3億年前的白堊紀早期征服天空。當然,如果它真的是今鳥型的話,則可能早在1.72–1.64億年前起源,并在1.5億年前征服天空。
而且如果真的是后者的話,說明1.6億年前還有大量的化石空缺。
果然古生物是填了一個坑,造出了更多的坑。
1990年以來,鳥類演化史上的很多重大空缺都是在中華大地上填補的。
從某種意義上來說,中華大地簡直就是鳥類的搖籃。
鳥類演化的過程,其實還有更多細節需要填寫,期待咱中國學者更多的精彩發現。
參考
- ^Godefroit, Pascal, et al. "A Jurassic avialan dinosaur from China resolves the early phylogenetic history of birds." Nature 498.7454 (2013): 359-362.
- ^Gauthier, Jacques, and Kevin De Queiroz. "Feathered Dinosaurs, Flying Dinosaurs, Crown Dinosaurs and the Names" Aves"." New perspectives on the origin and early evolution of birds: proceedings of the international symposium in honor of John H. Ostrom. Peabody Museum of Natural History, Yale University, 2001.
- ^Wellnhofer, Peter. "A short history of research on Archaeopteryx and its relationship with dinosaurs." Geological Society, London, Special Publications 343.1 (2010): 237-250.
- ^Brusatte, Stephen L., Jingmai K. O’Connor, and Erich D. Jarvis. "The origin and diversification of birds." Current Biology 25.19 (2015): R888-R898.
- ^Foth, Christian, Helmut Tischlinger, and Oliver WM Rauhut. "New specimen of Archaeopteryx provides insights into the evolution of pennaceous feathers." Nature 511.7507 (2014): 79-82.
- ^Xu, Xing, et al. "An Archaeopteryx-like theropod from China and the origin of Avialae." Nature 475.7357 (2011): 465-470.
- ^Hu, Dongyu, et al. "A bony-crested Jurassic dinosaur with evidence of iridescent plumage highlights complexity in early paravian evolution." Nature Communications 9.1 (2018): 217.
- ^Carney, Ryan M., et al. "New evidence on the colour and nature of the isolated Archaeopteryx feather." Nature Communications 3.1 (2012): 637.
- ^Hu, Dongyu, et al. "A bony-crested Jurassic dinosaur with evidence of iridescent plumage highlights complexity in early paravian evolution." Nature Communications 9.1 (2018): 217.
- ^Ji, Qiang. "First avialian birdfrom China (Jinfengopteryx elegans gen. et sp. nov.)." Geological Bulletin of China 24.3 (2005): 197-210.
- ^Chiappe, Luis M., et al. "Anatomy and systematics of the Confuciusornithidae (Theropoda: Aves) from the Late Mesozoic of northeastern China." BULLETIN-AMERICAN MUSEUM OF NATURAL HISTORY (1999).
- ^Navalón, Guillermo, et al. "Diversity and evolution of the Confuciusornithidae: Evidence from a new 131-million-year-old specimen from the Huajiying Formation in NE China." Journal of Asian Earth Sciences 152 (2018): 12-22.
- ^Zhang, Fucheng, and Zhonghe Zhou. "A primitive enantiornithine bird and the origin of feathers." Science 290.5498 (2000): 1955-1959.
- ^Chiappe, Luis M., et al. "Anatomy and flight performance of the early enantiornithine bird Protopteryx fengningensis: information from new specimens of the Early Cretaceous Huajiying Formation of China." The Anatomical Record 303.4 (2020): 716-731.
- ^Chen, R., Wang, M., Dong, L. et al. Earliest short-tailed bird from the Late Jurassic of China. Nature 638, 441–448 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08410-z
- ^Chiappe, LUIS M., and CYRIL A. Walker. "Skeletal morphology and systematics of the Cretaceous Euenantiornithes (Ornithothoraces: Enantiornithes)." Mesozoic birds: above the heads of dinosaurs (2002): 240-267.
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