探索鳥類起源的秘密,鳥類是如何進化成現在這個樣子的?

2020-12-05 宇宙探索百科

鳥類是非常特別的物種,在脊索(椎)動物門中成為獨立的一個綱——鳥綱。

自1861年在德國距今大約1.46億年的晚侏羅世地層中發現翅膀上長著爪子且有長長的尾椎骨的始祖鳥後,人們才得知鳥類是從爬行類動物進化而來的。但是從爬行綱中哪一類進化的卻一直成為爭論的熱點。直到20世紀90年代在中國遼寧西部距今約1.45億年的晚侏羅世「熱河生物群」中發現大量保存極其完好的長毛、長羽毛的小型獸腳類恐龍和大量古鳥類化石,才獲得重大突破。西方學者不得不驚嘆:「中國長毛、長羽毛恐龍的發現已經成為世界各國的頭條新聞。

」僅以近一年為例,就先後有長有4根長長帶狀尾羽的「胡氏耀龍」、屬於鳥臀類的帶毛恐龍「天宇龍」以及世界上最早的帶毛恐龍「赫氏近鳥龍」化石問世,相關研究論文均發表在《自然》雜誌上。現在,就讓我們梳理一下近年來的化石發現,從中一探鳥類起源之謎。

鳥類起源的三種假說

鳥類的起源有三種不同的假說。一種認為鳥類起源於爬行動物中的小型恐龍。最早明確提出這一論點的是1868年英國古生物學家赫胥黎,他認為始祖鳥的大小、全身骨骼和與它共生的美頜龍很相似,但由於證據不多,加上許多學者認為這種骨骼相似也可能是「趨同進化」的結果,故未得到公認。

1973年,美國著名的恐龍專家奧斯特羅姆教授在研究恐爪龍時,仔細分析它與鳥類的關係,從而較全面論述鳥類應起源於小型的獸腳類恐龍;此外,1986年美國的高錫爾從分支系統學也得出鳥類應起源於小型獸腳類恐龍的結論,從而使這一假說復活了。

另一種假說認為鳥類起源於爬行動物中的槽齒類。

這是1913年南非的布羅姆在研究一假鱷類化石時提出的。這一假說得到很多人的支持,甚至許多教科書都引用這一論點。美國著名的鳥類專家費杜西亞20世紀80年代先後發表了《鳥類時代》和《鳥類的起源和演化》,成為反對鳥類起源於恐龍的主要代表人物。

第三種假說認為鳥類起源於爬行動物中的鱷類,1972年英國古生物學家瓦爾克提出鳥類和鱷類可以組成一個單獨的系列群。儘管瓦爾克在1985年放棄這一假說,但美國著名的古鳥類學家馬丁還是支持這一假說。

以上的爭論表明,引起爭論的主要是兩大派,恐龍專家大多支持鳥類起源於恐龍說,而鳥類專家大多支持槽齒類說,其主要依據是:

①恐龍胸前不具有鳥類特有的叉骨(叉骨是由鎖骨癒合而成);

②恐龍腰臂部的骨骼、牙齒、趾骨等雖與鳥類有些相似,但不具有同源關係,如恐龍和鳥雖都是3個指骨,但恐龍是由5個指骨中的第4和第5指骨退化,而保留1至3的指骨,而鳥類是1和5指骨退化而保留2至4的指骨,兩者明顯不同;

③小型獸腳類恐龍都比較特化,而且出現的年代晚於始祖鳥,所以它們不可能進化為鳥類。由於找到的化石很少,所以找不出太多的證明或反駁的理由,更沒想到日後能找到長毛和長羽毛的恐龍。

「地犧」與「樹棲」之爭

鳥類絕大多數是靠飛行而生的,而恐龍或槽齒類都是以陸地為生的,它們要進化出飛行能力談何容易。會飛就意味著捕食範圍的擴大和逃生機會的增多,但也將為克服強大的地心引力而付出巨大的代價。所以不管是恐龍還是槽齒類,它們都是先進化為會滑翔,後再變成會飛的。它們是從快速奔跑中開始會滑翔呢?還是從樹上滑翔至另一地方,進而會飛的?這也引起很多爭論。恐龍假說支持者都是傾向於地棲型,而槽齒類支持者則傾向於樹棲型。

最早提出地棲型的是美國恐龍專家威利斯基,他在1879年就指出恐龍在快速奔跑中學會了短距離滑翔;1907年匈牙利的諾普喬也認為恐龍在奔跑中,扇動其前肢以增加其速度,進而由皮膚的鱗狀逐漸進化為羽毛,從而使其能飛上天;美國的奧斯特羅姆也竭力主張地棲說。而提出樹棲假說的是美國的波克,他是國際鳥類協會的主席。這種觀點認為某些樹上生活的小型獸腳類恐龍可逐步發展出在樹枝間或向地面滑翔的能力,直到最後成為會飛的鳥。

但是,隨著來自於中國的化石發現越來越多,這兩派界線已越來越不清了。

化石的證據

1996年在遼西北票地區發現了中華龍鳥,它身長60多釐米,外形像雞,但尾巴很長,而且嘴內長鋸齒狀尖牙,特別是身披尚未進化為羽毛的絲狀毛。中國地質博物館館長季強認為它是最原始的鳥類,後經中科院南京地質古生物研究所陳丕基及外國學者的仔細研究,認為其全身骨骼特徵極像與德國始祖鳥共生的美頜龍,而身上的毛只是皮下纖維,所以它應屬於獸腳類恐龍中的美頜龍類。

早在1997年在該地區又發現新的長毛恐龍,中科院古脊椎動物與古人類研究所恐龍專家徐星為其命名北票龍,它屬較特化的鐮刀龍類,身上的細毛為皮膚衍生物,與羽毛更接近了。更令人驚喜的是同年季強和姬書安在該地區竟發現了長羽毛的恐龍!它與發現於中亞和北美的獸腳類恐龍——馳龍類相似。不過最初認為它是鳥類,故命名為原始祖鳥,而且至今仍有部分學者認為它確實是失去飛行能力的真正鳥類,就像現在的鴕鳥。

1998年徐星等人在發現中華龍鳥附近地方又發現新的長毛恐龍,被命名為中國鳥龍。屬馳龍類的中國鳥龍非常接近鳥類,其頭後骨形態已與大多數恐龍很不同,而具有早期鳥類特徵,特別是它具有鳥類的叉骨及許多前所未知的鳥類特徵,它身上的毛也更接近鳥類的羽毛,故為羽毛的演化提供了重要依據。中國鳥龍雖然還不能飛行,但其骨骼系統已經完全具備了拍打前肢的能力。

1998年季強、姬書安和美國及加拿大的科學家在遼西新發現了又一種長羽毛的恐龍——尾羽龍,它與原始祖鳥一樣都具有與鳥類完全相同的羽毛,即羽毛軸兩側的羽毛具有和鳥類完全一樣的不對稱結構從而導致翼面的形成,保證鳥類飛行所需的升力。不僅如此,它還和鳥類一樣,第一腳趾退化了,牙齒也退化了,但它與鳥類顯著不同是前肢很短,而鳥類的前肢,即翅膀很長。

更令人嘆為觀止的是,2000年徐星、周忠和及汪筱林在遼西發現了世界上最小的恐龍——趙氏小盜龍,它全長僅39釐米,屬於馳龍科,與迅猛龍是近親,但它的腳趾位置,趾節長度、末端趾節的形態,以及後腳的結構都與善於奔跑的其他馳龍類不同,而是具備爬樹的能力。

徐星等人在對一些小盜龍標本進行仔細研究時,發現一種長有和鳥類一樣的羽毛,尤其是有些個體的後肢竟長在臀窩處,而且後肢和前肢一樣長有長的羽毛,成為四個翅膀的「怪獸」。它們後肢的爪子像鳥類能握著樹枝,顯然它們是生活在樹上,而且能短距離飛翔,所以把這一類稱為顧氏小盜龍這一奇特的發現讓見多識廣的古生物學家也驚詫不已。

從以上發現的許多長毛、長羽毛的小型獸腳類恐龍中,不難得出它們與鳥類的界線已越來越難以區分了。正如徐星所指出的「過去認為叉骨、胸骨、中空的骨骼,很長的前臂和能夠側收的腕部是鳥類的骨骼學特徵。但是現在這類小型獸腳恐龍也具備這些特徵了:過去認為只有鳥類具有孵卵行為,照顧幼雛,而現在小型獸腳恐龍也具有這些特性;過去認為是鳥類特有的羽毛,現在這些恐龍也有了。」此外,過去認為鳥類的腳趾是1和5趾退化,而現在有些恐龍也有這現象……這些都充分表明鳥類確實是由小型獸腳類恐龍進化而來。

至於是由樹棲型還是地棲型的獸腳恐龍進化而來,大量資料表明,這兩種可能性都存在。如尾羽龍、鳥龍和中國獵龍都可能在快速奔跑中進行短距離滑翔,尤其是獵龍身長不足1米,身上也長羽毛,前肢像鳥翅膀一樣會側向收攏和張開,後肢修長,極適於奔跑,顯然是屬於地棲型。而顧氏小盜龍、趙氏小盜龍以及始祖鳥(有人認為它80%是

未解之謎尚存

鳥類起源於恐龍,但起源於那類恐龍?遼西地區發現的3種長毛恐龍——中華龍鳥、北票龍、中國鳥龍及4種長羽毛恐龍——尾羽龍、原始祖鳥、小盜龍、中國獵龍等分別屬於美頜龍類,鐮刀龍類、竊蛋龍類、馳龍類、疾走龍等,最早的鳥類是屬於那一類?還需要研究鳥類的演化系列才能揭開這一謎團。

眾所周知,鳥類形成的化石很少。不過幸運的是我國發現的鳥類化石很多。我國著名的古鳥類學家侯連海在他的專著中就指出,我國北方古鳥類不僅化石種類多,全世界發現的古鳥類種類加起來的總和也不及我國多。僅以古鳥(初鳥)亞綱而論,目前僅發現4屬,其中3個在中國,僅始祖鳥1屬在德國。而且我國北方中生代各個時期的古鳥類化石序列非常完整,僅距今1.45億的晚侏羅世至距今1億年的早白堊世就可以分出3個不同類別的鳥類動物群,它們屬種數量幾乎佔全世界這一時期發現屬種數量的2/3;距今1億年至6500萬年的晚白堊世的古鳥類也是世界上最多的;不僅如此,新生代古鳥類也是世界最多的,特別是距今6500萬至6000萬年新生代初期,那時正是恐龍大滅絕之後古鳥類最匱乏時期,我國北方還是發現不少古鳥類。

所以我國北方可稱世界古鳥類之鄉,現在最大的問題是尚未找到最早的鳥類和更早的長羽毛恐龍。

世界最早的「鳥類」是美國距今約2.23億年的晚三疊世地層中發現的原鳥,但多數學者都不承認它是鳥類;其次是德國的始祖鳥,但由於過於特化,而且數量極少,所以它不太可能是鳥類祖先。我國遼西在1996年發現了孔子鳥,它與始祖鳥有些相近,如頭骨沒有完全癒合,肱骨比撓骨長,翅膀上長有3個爪等,其個體與雞相近,嘴內無牙,為角質喙,尾脊椎骨退化,尾巴很短,胸骨發育。從進化的角度,它比始祖鳥進步,時代距今1.4億年,比始祖鳥稍晚,故不足以作為鳥類的祖先,儘管它化石數量極多且保存好。

2003年季強等人在遼西發現吉祥鳥,它與孔子鳥很接近,且年代比孔子鳥略早。2005年該小組又在河北豐寧縣發現了更原始的鳥類——華美金蜂鳥,並認為它可能是鳥類的祖先。

更令人振奮的是徐星等人近期在東北地區發現了一種新的長滿羽毛的恐龍,他們稱其為「赫氏近鳥龍」,可依稀看出它長有4個翅膀,全身布滿羽毛,連腳都有,特別是其羽毛可分兩種,一種為「恐龍絨毛」,長在頭部和頸部,另一種跟現代鳥類羽毛結構相似,有許多細毛從羽幹長出來,而且每個前肢上長有約24根羽幹,小腿和腳部也生長著相似數量的羽毛。此前發現長羽毛的恐龍,其羽毛一般長在前肢,而它卻長在後肢腕關節上,而且腿部和腳部的羽毛相互覆蓋,便其具更強的飛行能力,顯然它是屬樹棲型的。特別重要的是它的年代是距今1.51億年至1.6億年,這比始祖鳥和金風鳥都老,這就完全解決了最早鳥類反而比進化為它的長羽毛恐龍年代更早的「時間倒置」問題,也就是說由年代老的近鳥龍再進化年代較新的始祖鳥、金風鳥才是順理成章的。

我國北方中生代的陸相地層很發育,分布很廣,地層系列完整,完全有可能找到老的鳥類特別是更老的長羽毛的恐龍,為解決這一難題做出新的貢獻。

相關焦點

  • 探索鳥類起源——有沒有比始祖鳥更為原始古老的鳥類呢?
    然而,幾乎沒有人質疑它作為最原始的鳥類的地位。始祖鳥一直是鳥類起源研究的核心。在探索鳥類起源的過程中,科學家們不光要把注意力放在始祖鳥身上,他們也一直在努力尋找比始祖鳥更原始、更早的鳥類,探索更深層次的進化史。在這個過程中,最重要的發現之一就是來自美國的本土鳥類。1984年,原鳥化石在德克薩斯州的一個地層中被發現,距今約2.1億年。
  • 探索鳥類起源——有沒有比始祖鳥更為原始古老的鳥類呢?
    然而,幾乎沒有人質疑它作為最原始的鳥類的地位。始祖鳥一直是鳥類起源研究的核心。還有比始祖鳥更原始的鳥類嗎?在探索鳥類起源的過程中,科學家們不光要把注意力放在始祖鳥身上,他們也一直在努力尋找比始祖鳥更原始、更早的鳥類,探索更深層次的進化史。在這個過程中,最重要的發現之一就是來自美國的本土鳥類。1984年,原鳥化石在德克薩斯州的一個地層中被發現,距今約2.1億年。
  • 被認為是鳥類祖先的始祖鳥,它是如何演化成鳥類的?
    關於現代鳥類的起源,目前流傳範圍最為廣泛的一種說法是起源於恐龍,因為曾有考古人員發現了具備飛行能力且長出羽毛的恐龍。而距離我們最近的恐龍至少也有六千多萬年,而始祖鳥被認為生活在距今1.5億年,在這段時間裡恐龍是如何逐漸演化成鳥類的?它們是從何時開始發生演變的?
  • 恐龍進化成鳥類有了實錘,科學家找到證據:它們丟了一側卵巢
    鳥類的祖先是恐龍?鳥類究竟是怎麼出現在地球之上的?這個問題一直困擾著古生物學家們。不過,目前比較普遍的一種觀點是,鳥類的祖先並不是來自於6500萬年前的第五次生物大滅絕發生之後,而是來自於白堊紀早期,鳥類的祖先是一種小型的獸腳類恐龍。
  • 1.2億年前的恐龍起源,竟是發生退化的原始鳥類?
    而這種始祖鳥是鳥類的起源,現在被很多科學家們接受,可是關於這個問題,實際上還存在著許多的爭議,其中有的比較贊成的是這些鳥類是恐龍的起源綜上所述,孔子鳥應該就是所有鳥類的起源之一,可是這種孔子鳥卻具有十分奇怪的特徵,首先它具有爬行動物的特徵也就意味著它是有足的,其實它還是具有鳥類的特徵,所以它還是存在羽毛的,因此科學家們十分的疑惑,難道恐龍的起源真的是這種東西嗎?但是除此之外還有一種和恐龍有遠遠的東西叫做長麟龍,或許這才是它的起源。
  • 科學家揭示鳥類飛行秘密
    網易探索1月8日報導 美國《紐約時報》報導,即使最平凡無奇的鳥所具備的飛行能力也讓人類的飛機自愧不如,美國蒙大拿州大學飛行實驗室的生物學家對此深有體會。實驗室創始人肯尼思·戴爾表示:「鳥類能夠做一些非常引人注目的事情。它們能夠在短短幾秒鐘內將速度從零加速到每小時40英裡(約合每小時64公裡)或者降落在處於移動狀態的樹枝上,令人非常吃驚。」
  • 恐龍最新研究:鳥類撲翼飛行或有多次獨立起源
    近鳥類系統發育樹與部分飛行相關特徵演化。(研究團隊 供圖)中新網北京8月10日電 (記者 孫自法)鳥類在空中展翅飛翔是如何起源的?這個撲翼行為與其祖先恐龍有關嗎?中外科學家合作完成的最新科研成果稱,小型獸腳類恐龍飛行潛力研究表明,鳥類撲翼飛行可能存在多次獨立起源。長久以來,使用羽翼的撲翼飛行被作為是鳥類最具標誌性的特徵的之一。儘管一些非鳥恐龍的化石表明其可能具有與鳥類相似飛行模式,但是撲翼飛行在鳥類及其近親中的演化過程依然有待研究。
  • 鳥類:帶毛的恐龍是我們的祖先
    鳥類是由什麼進化而來?答案是——恐龍。早在1.6億年前,最早的鳥類就已經出現了。在我們印象中,恐龍可是個大傢伙,龐大的阿根廷龍身長可達40米,它的一截腿骨就有2.5米高,把它的大腿骨豎直放在家裡,差不多就能夠到房頂啦。進化成鳥類的當然不是這些大塊頭,而是一些身上長有羽毛的小型恐龍。
  • 恐龍是如何演化成鳥類的?
    古生物學家Paul Barrett教授解釋了我們對恐龍進化的新認識如何改變了科學家的思維方式。 充滿當今世界天空的鳥類是活的恐龍,讓人聯想到遙遠而陌生的過去。幾十年來的重大發現和研究使研究人員確信,現代鳥類物種與獸腳類恐龍之間存在直接聯繫。曾經有人認為恐龍是按比例放大的蜥蜴,但現在它們被認為是完全不同的物種。
  • 恐龍最新研究顯示:鳥類撲翼飛行或有多次獨立起源
    近鳥類系統發育樹與部分飛行相關特徵演化。(研究團隊 供圖)近鳥類系統發育樹與部分飛行相關特徵演化。(研究團隊 供圖)中新網北京8月10日電 (記者 孫自法)鳥類在空中展翅飛翔是如何起源的?這個撲翼行為與其祖先恐龍有關嗎?中外科學家合作完成的最新科研成果稱,小型獸腳類恐龍飛行潛力研究表明,鳥類撲翼飛行可能存在多次獨立起源。長久以來,使用羽翼的撲翼飛行被作為是鳥類最具標誌性的特徵的之一。
  • 恐龍最新研究顯示:鳥類撲翼飛行或有多次獨立起源
    近鳥類系統發育樹與部分飛行相關特徵演化。(研究團隊 供圖)中新網北京8月10日電 (記者 孫自法)鳥類在空中展翅飛翔是如何起源的?這個撲翼行為與其祖先恐龍有關嗎?中外科學家合作完成的最新科研成果稱,小型獸腳類恐龍飛行潛力研究表明,鳥類撲翼飛行可能存在多次獨立起源。
  • 人類對於哺乳動物和鳥類求愛的探索
    哺乳動物和鳥類是這個星球上較為高等的兩種動物,哺乳動物以及鳥類的求偶行為也是比較複雜的,多年一年,人類一直都在探索哺乳動物和鳥類的求愛行為。人類對於鳥類求愛的探索作為一名專修動物行為和生態學的研究生,帕特西塞莉在美國馬裡蘭大學帕克學院研究長有緞子般羽毛的花亭鳥的求愛行為。她現在是美國加州大學戴維斯分校進化和生態學系的生態學家。
  • 【科技日報】鳥類是由恐龍演化而來嗎?
    而上世紀70年代,美國耶魯大學教授奧斯特隆通過分析鳥類與其它初龍類(一個包括恐龍、翼龍、鱷型動物以及一些滅絕支系的爬行動物類群)的關係,也進一步論證了鳥類可能起源於獸腳類恐龍中的一類小型恐龍。隨後,古生物學家們在世界各地發現了許多像鳥的恐龍化石,為鳥類恐龍起源說提供了更多的證據。這一假說逐漸成為了有關鳥類起源研究的主流假說。但是,這一假說顯然有一些薄弱環節。
  • 恐龍與鳥類的關聯,從恐龍身上發現鳥類被動撲動翅膀的起源
    說到恐龍其實大家應該都是比較熟悉的,雖然說現在已經看不到任何的恐龍存在,可是它們確確實實在地球上曾經佔據過統治的地位,而且那個時候它們在地球上可以說是巨無霸一般的存在,恐龍其實也分為很多的種類,不過關於恐龍是否長羽毛,這一點應該很多人不了解吧,很多人可能認為恐龍只是那種皮糙肉厚的樣子,但其實有一種特殊的恐龍,它們是長有羽毛的,就像是鳥類一般,因此發現羽毛的化石千萬不要直觀的認為它們就是鳥類,很有可能也是這種食肉的恐龍
  • 鳥類真的起源於恐龍嗎?
    前不久,有關「鳥類起源於恐龍」這個話題在網絡上傳得沸沸揚揚,有的筆者還說得那麼「斬釘截鐵」,其中也不乏出來湊湊熱鬧的,因為這些人當中的很多作者甚至自始至終就沒有弄清楚過什麼是「生物的起源和演化」,更別提「鳥類的起源與演化」了。為了博人眼球,有的人乾脆說成:「雞起源於恐龍。」當然,雞屬於鳥類這一點毋庸置疑。那麼「鳥類起源於恐龍」這種說法是否正確呢?
  • 近鳥類恐龍撲翼飛行或存在多次獨立起源
    非鳥恐龍是否也可以像鳥類一樣扇動翅膀翱翔天空?10日,記者從中國科學院古脊椎動物與古人類研究所獲悉,該所徐星研究團隊聯合香港大學等國內外單位的研究人員,使用暗示權重方法進行系統分析更新了虛骨龍類的系統發育樹,並在此基礎上通過定量手段分析顯示,撲翼飛行在近鳥類恐龍中至少有3次獨立起源。相關研究成果在線發表於《當代生物學》上。
  • 鳥類:帶毛的恐龍是我們的祖先
    進化成鳥類的當然不是這些大塊頭,而是一些身上長有羽毛的小型恐龍。說到這兒,你們可能要問了,那些不會飛的恐龍是怎麼一點一點演化成能在天空自由翱翔的鳥類的?其實,這也是科學家一直關注並努力攻克的難題,為了解答這個問題,科學家們提出了兩種假說。
  • 從恐龍到飛鳥,你有沒有想過:未來鳥類會進化成什麼
    這是怎麼證實的生物學家ThomasHenryHuxley提出了鳥類與恐龍之間的進化關係,對始祖鳥和各種史前爬行動物進行了詳細的比較分析,發現他與恐龍非常相似。在海爾曼(Heilmann)《鳥類的起源》中,他沒有在恐龍的殘骸中發現鎖骨,而鳥類有鎖骨,而是融合在一起形成扇形骨(叉骨)。鎖骨是一個相對脆弱的骨頭,所以有被摧毀的風險,或者至少被摧毀,無法辨認。
  • 丟了一側卵巢之後,恐龍進化成鳥類,科學家找到恐龍沒毀滅的證據
    雌性恐龍都是有著兩側卵巢和輸卵管的,可是雌性的鳥類卻只有左側才有卵巢和輸卵管,研究認為,或許一側卵巢和輸卵管的丟失,才是恐龍成功進化成為鳥類的關鍵,那麼,它們究竟為何會放棄一側的卵巢和輸卵管呢?來自山東臨沂大學的教授鄭曉廷,也是周忠教授的科研團隊成員之一。鄭曉廷教授表示,通過化石研究,發現早在1億多年前的白堊紀,地球上的最早一批鳥類,它們的一側卵巢和輸卵管就已經退化了。
  • 鳥類是如何交配的?
    不過我們別忘了雞、鴨、鵝,這三類家禽,它們都是人類馴化和飼養的鳥類。通過研究它們,我們就能知道鳥類是如何交配繁衍的。這個過程只會持續數秒,你根本就看不懂公雞到底幹了啥。其實它們完成的只是簡單的洩殖腔交配。