熱河生物群是某些生物演化的起源地和生命產生的搖籃

2020-11-04 熱河生物群燕遼生物群

2003年2月20日出版的英國《自然》雜誌發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所周忠和研究員與英國學者保羅·巴雷特和傑森·希爾頓合寫的一篇長篇綜述，首次系統評述了我國熱河生物群研究近幾年所取得的主要成果，並闡述了他們在鳥類的起源、羽毛和鳥類飛行的起源、被子植物的起源、熱河生物群的演化規律，以及它們的時代與形成的地質背景等重大理論問題上的觀點。《自然》破天荒一次拿出8頁的篇幅，據了解，《自然》發表的綜述性論文通常是由編輯指定撰稿人，一般不超過6頁。

文章指出，中國東北地區的熱河生物群保存了很多精美的化石，它們對於研究古生物學和進化生物學中的許多有爭議的問題具有十分重要的意義；帶毛恐龍和早期鳥類的發現為鳥類起源於恐龍的假說提供了進一步、無可爭議的證據；熱河生物群還為我們全面了解早白堊世陸相生態系統提供了最好的機會。論文進而提出熱河生物群是某些生物群演化的起源地和搖籃，且生物群具有明顯的輻射演化的特徵。

據了解，《自然》雜誌發表的綜述性論文通常是編輯指定撰稿人，反映某個專門研究領域的最新研究進展；它主要集中探討該領域的一個方面的熱點問題，而不是對最新文獻資料的簡單匯總。在過去的幾年，《自然》雜誌發表了許多來自熱河生物群的重要化石發現，在《自然》雜誌上發表的這一方面的論文數量超過了其他任何一種國際科學雜誌。而在《自然》雜誌上發表有關熱河生物群的綜述文章還是第一次。周忠和研究員是中國科學院古脊椎動物與古人類研究所熱河生物群研究小組的學術帶頭人，該學術群體長期得到國家自然科學基金資助並在2001年成為自然科學基金資助的創新研究群體。

熱河生物群代表性化石

早期鳥類: (a) 孔子鳥、(b) 熱河鳥、(c) 原羽鳥、(d) 義縣鳥; 帶羽毛恐龍: (e) 中華鳥龍、(f) 尾羽龍、(g) 小盜龍; 早期哺乳動物: (h) 張和獸、(i) 始祖獸; (j) 早期跳蚤暴君跳蚤; (k) 早期被子植物古果（見《熱河生物群研究的回顧與展望》（徐星、周忠和等）中國科學地球科學2019年第49卷）

正是中國科學家在古生物學尤其是熱河生物群的一系列發現和研究，引起了全世界科學家尤其是古生物學的讚譽。2006年被譽為國際古生物學界「奧林匹克盛會」的「第二屆國際古生物學大會」在北京召開，熱河生物群的鳥類的起源、被子植物的起源再次在會議上引起了全世界古生物學的極大關注，中國科學家的研究成果國際古生物界再次引起強烈反響。本屆大會以「遠古生命和現代研究途徑」為主題，對近年來古生物學的新發現和新進展進行深入而廣泛的研討。會議內容涉及分子埋藏學、熱河生物群、古生物學研究新技術、二疊紀末期大絕滅等國際古生物學研究的前沿領域。中國中科院古脊椎動物與古人類研究所周忠和研究員圍繞「熱河生物群的新發現」的主題報告。

在主題報告中中國科學家系統闡述了以中國科學院古脊椎動物與古人類研究所為代表的「熱河生物群」創新研究群體在鳥類及其飛行的起源、早期鳥類的輻射和胚胎發育、翼龍的演化和胚胎發育、恐龍的演化輻射、早期哺乳類的演化與食性的分化、熱河群的地層時代以及熱河生物群的輻射等方面，取得了一系列顯著成果。

通過對顧氏小盜龍的研究，發現了存在四個翅膀恐龍的證據，並結合對早白堊世鳥類後肢羽毛的分析，為鳥類飛行演化經歷了四個翅膀階段的假說提供了重要證據，並在鳥類起源於恐龍學說的基礎上支持了鳥類飛行的樹棲起源學說。在鳥類早期演化研究方面，發現了鳥類食性季節性變化的化石證據和世界上最早的鳥類胚胎化石，支持了早成性鳥類先於晚成性鳥類出現的假說。通過對世界上第一枚翼龍胚胎的發現和研究，提供了翼龍孵蛋的確切化石證據，並為研究翼龍的胚胎發育提供了十分難得的證據。

通過對熱河生物群翼龍組合的分析得出遼西地區可能是白堊紀許多重要翼龍類群起源與擴散中心的結論。通過對爬獸中骨化的麥氏軟骨的發現和研究支持了哺乳類動物耳區結構單一起源的觀點，並且提出早期哺乳動物腦顱的擴大與中耳的形成沒有直接的因果關係，而可能與取食和聽覺器官自身的演化有關；通過對中生代最大哺乳動物爬獸新材料的研究，揭示了哺乳動物食恐龍的證據，表明哺乳動物在這一時期已經出現了顯著的食性分化。除了在恐龍、鳥類、翼龍和哺乳類研究上的顯著成果外，還在古魚類、兩棲類、蜥蜴類等方面取得了許多重要的成果。

通過與中國科學院地質與地球物理研究所同位素實驗室等的合作，不僅進一步確立了熱河生物群屬於早白堊世的觀點，而且還初步建立了熱河生物群演化的年代框架。此外，通過對熱河生物群的綜合研究，發現「孑遺生物避難所」的假說不能很好地解釋熱河生物群的特徵，從而提出熱河生物群的分布地區可能是許多重要生物類群進化的搖籃和擴散中心的假說。

2007年，「熱河脊椎動物群的研究」項目獲得當年國家自然科學二等獎，中國科學家通過近十年的工作，在鳥類及其飛行和羽毛的起源，恐龍、翼龍、早期鳥類、哺乳類和兩棲類的進化，地層學以及熱河生物群的綜合研究等方面取得了一系列舉世矚目的原創性成果。


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