世界上第一只小鸟是怎么来的?这只长趾小鸟的最后一天.....
7月11日,中外科学家团队在北京宣布,他们首次在缅甸琥珀中发现古鸟类新物种,对我们理解古鸟类的行为和演化有重要的意义。
文/记者 吉菁菁 新媒体编辑/房永珍
这一天,只不过是缅甸北部的热带雨林中,又一个有点过于温暖潮湿的平常清晨。数千公里外火山密集爆发震天撼地,这里却如此静谧。
但如果你穿越时空,恰巧在白垩纪晚期最早期这普通的一天稍稍驻足,又努力侧耳倾听的话,热带雨林的窸窸窣窣中,或许能分辨出一个极细微的敲击树木的声音。
就在不远处,一棵柏类或被称之为南洋杉类针叶树的树干上,一只比麻雀还要"迷你"的小小鸟,面对一个显然是虫子造成的小洞,已经专心致志叩击了很久。
▲琥珀鸟复原图 (绘图/张宗达)
它十分笃定洞里面的虫子这会儿"在家",也猜想虫子听到它使用颀长足趾敲击出的"打击乐"后,可能已经陶醉到给它"发送"了一个GPS定位的"邀请"。
接下来,它将用它独一无二的"异于常鸟"的第III趾——足足有9.8毫米长并弯弯曲曲,向虫子伸出"友谊之手"……
啪嗒。
小小鸟实在是太专心在虫子的事情上了,等它反应过来已经迟了。一大团温暖粘稠的树脂已经完全地紧紧地包裹住它小半边身体和一只足,把它困在了树枝上。作为一只早早独立生活并克服各种艰难险阻才"长大成人"的反鸟类,它本来应该可以更警觉、更好地保护自己。
它用尽全身的力气试图去挣扎,但是它太小了,用的力气也太小了。树脂无情并迅速地攻陷了所有的空隙。
一切都太迟了。
……
直到9900万年后。
缅甸北部克钦邦胡冈谷地矿区,在多如繁星的琥珀堆里,这只不知名小小鸟仅存的颀长足趾引起了腾冲虎魄阁博物馆馆长陈光的注意。
▲腾冲虎魄阁博物馆馆长陈光
▲琥珀鸟标本全貌,上方可看到暴露的羽毛(摄影/邢立达)
"2016年,我在琥珀矿区附近,矿工给我展示了这件标本,我觉得这小动物的趾头太长了,不像小鸟,反而和当地常见的蜥蜴脚趾头类似。"陈光意识到这块琥珀可能并不普通,他立刻联系了有着密切合作的中国地质大学(北京)邢立达副教授。邢立达曾研究过陈光发现的有史以来琥珀中最完整的古鸟类化石,成果发表在国际知名地学刊物《冈瓦纳研究》上。陈光回忆说:"邢立达看到这件新标本之后非常吃惊,确定是鸟足,而且是特别奇怪的标本!"
▲邢立达
这块包裹着古鸟类的琥珀非常小,长度仅约3.5厘米,重量只有5.5克。借助"神通广大"的显微CT技术,我们才得到了身处在这么小的琥珀中,完全详细和立体的标本的三维解剖结构,这在传统的古鸟化石中是难以实现的。
中国科学院动物所研究员白明表示,通过对CT数据的重建、分割和融合,邢立达团队最终得到了所有骨骼的无损高清3D形态。这件标本的骨骼保存完好,重建后脚部栩栩如生。"重建的所有数据都表明,这件标本是一只非常特别的古鸟类的腿部,记录了其不凡的骨骼形态学。"
▲琥珀鸟足部特写,可看到极长的第三趾(摄影/邢立达)
▲琥珀鸟羽毛特写(摄影/邢立达)
作为全世界生物多样性最为丰富的脊椎动物之一,鸟类大约有10500个种。在近1.5亿年漫长的演化历史中,共历经了白垩纪和新生代两次辐射演化,其中的白垩纪是鸟类演化的重要阶段,记录了鸟类如何从恐龙演化的过程。"胡冈谷地的鸟类琥珀包裹体较为丰富,对我们了解鸟类演化帮助很大。"路易斯·恰普教授(Luis M. Chiappe)说。
此次发现的琥珀化石产自缅甸北部克钦邦胡冈谷地,地质学家对该矿区的火山灰测定后发现,这里的琥珀形成于约9900万年前,属于白垩纪晚期的最早期,因此这里被认为是人类一窥真实白垩纪世界的唯一窗口。
▲琥珀鸟与脚部骨骼轮廓图 (绘图/张宗达)
透过这件标本的数据,我们可准确捕捉其形态学特征:如标本第II跖骨滑车最宽,第IV跖骨滑车缩小为单个髁突等特征,都常见于反鸟类,综合诸多特征的分支系统学分析也表明该标本属于反鸟类。
反鸟类是白垩纪出现的一类相对原始的鸟类,其肩带骨骼的关节组合与现生鸟类的相反,因此得名。其也是中生代鸟类演化最为成功的一个类群,化石记录几乎现身在每个大洲,涵盖了整个白垩纪。分支系统学的研究表明反鸟类构成了今鸟型类的姐妹群,而后者最终演化出所有现代鸟类。
而该标本最特别的地方在于,其各个趾骨的长度非常特别,第III趾最长,约9.8毫米,比跗跖骨长20%,而第I趾和第II趾的长度非常接近,前者是后者长度的86%,第II趾的长度为第III趾的59%,这些比例组合不同于任何其他中生代鸟类乃至现生鸟类。而且由于该标本的近端跗骨与胫骨,远端跗骨与跖骨的完全融合,所以属于亚成年到成年个体。
基于以上各种特征,古生物学家将标本定为新属新种,属名为琥珀鸟(Elektorornis),意为琥珀中的鸟类,种名为陈光琥珀鸟(Elektorornis chenguangi),向发现化石的陈光先生致敬。据悉,这也是科学界首次命名琥珀中的鸟类新物种。
由于琥珀的特殊保存条件,琥珀鸟的软组织也保存得非常好,科学家在镜下观察,可见其角质鳞丝状羽稀疏分布于趾骨的背侧表面,此外还有左翼尖的羽毛区域,包括了初级飞羽和次级飞羽暴露在琥珀的表面。
"此前古生物学家描述的胡冈谷地古鸟类都是幼鸟,琥珀鸟是当地首次发现的亚成或成年古鸟类个体",中国科学院古脊椎动物与古人类研究所美籍研究员邹晶梅向记者介绍道,"琥珀鸟的鉴定特征是第III趾的显著延长,这是在任何中生代鸟类中都没有观察到的现象,加上其大型的弯曲的爪子,相当长的第I趾,都强烈暗示着这是一种树栖的适应特征"。
当提及及琥珀鸟可能的习性时,邢立达表示:"琥珀鸟的体型娇小,从保存的腿部长度约3厘米来推断,其体长要比麻雀还小不少。在没有现生的类似鸟类对比的情况下,琥珀鸟这种延长的第III趾的功能难以确定,增强的脚部抓取能力可能是对树栖更好的适应,但如果结合可以用来感知的角质鳞丝状羽来判断,这还可能于捕食专业化有关。比如马达加斯加指猴(Daubentonia),其中指和无名指非常纤细,常用来敲击树木,定位蛀虫,并将其抠取出来吞食。琥珀鸟的角质鳞丝状羽在第III趾上最长且最健壮,可能起到增加长脚趾作为蛀虫探测器,并采用类似指猴取食策略。"
▲琥珀鸟标本全貌 (拍摄/邢立达)
邢立达说:"这种特殊的小型古鸟类当时就生活在缅甸北部潮湿的热带环境中,不幸被柏类或南洋杉类针叶树所流下的树脂包裹,在漫长的地质年代中形成琥珀,并一直保存至今。包裹它的琥珀就像时光胶囊一样,将其独特的足趾形态栩栩如生的展示给今日的人们,进一步阐明了白垩纪反鸟的辐射演化,揭示了鸟类曾经利用但后来抛弃的,一些可能的捕食策略。"
【新闻背景】
7月11日,中外科学家团队在北京宣布,他们首次在缅甸琥珀中发现古鸟类新物种,对我们理解古鸟类的行为和演化有重要的意义。
该研究由中国地质大学(北京)邢立达副教授领衔,加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆瑞安·麦凯勒教授(Ryan C. McKellar)、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所美籍研究员邹晶梅(Jingmai K. O'Connor)、中国科学院动物所雷富民研究员,白明研究员、美国洛杉矶自然史博物馆恐龙研究院院长路易斯·恰普教授(Luis M. Chiappe)、内森·卡罗尔博士(Nathan Carroll),澳大利亚新英格兰大学胡晗博士等学者共同研究。研究论文发表于《细胞》出版集团旗下的生物学著名刊物《当代生物学》(Current Biology,影响因子9.193)。
据悉,该课题研究获得了国家自然科学基金委"国家自然科学基金重大项目""国家自然科学基金面上项目"以及美国国家地理学会等项目的资助。
2016年,邢立达团队在胡冈谷地首次发现了世界上首例琥珀中的古鸟类和恐龙包裹体,引起国内外媒体的轰动,此后,邢立达团队又取得一系列重要的发现,如琥珀中首次蛇类记录等。
出品:科普中央厨房
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