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【中国科学报】热河鸟以种子为食?一个20年的误会

发表日期:2022-09-01来源:放大 缩小
 

热河鸟复原图。 韩志信、王一凡绘

  20年前,中科院古脊椎动物与古人类研究所(以下简称澳门拉斯维加斯vip厅)的古生物学者在《自然》上首次报道了一种新的原始鸟类化石——原始热河鸟。它是除始祖鸟以外,唯一具有骨质长尾的原始鸟类,基干的分类位置和独特的身体结构令其一经发现便举世闻名。

  热河鸟刚被发现时还有一个特别之处,它的体内保存了许多植物种子化石。在过去发现的中生代鸟类化石中,很少有关于食性的直接证据。此后,众多类似标本发表,因此,热河鸟一直被认为是一类以吃种子为生的鸟类。

  近日,牛津大学地球科学学院玛丽·居里博士后胡晗团队和中科院院士、澳门拉斯维加斯vip厅研究员周忠和团队在eLife上合作发表了一项研究成果。他们在澳大利亚墨尔本同步辐射中心对最原始的鸟类之一 ——热河鸟的头骨新标本进行了三维扫描和重建,并将其头骨及胃容物和现生鸟类进行了详细对比,结果推翻了几十年来古生物学家对其取食习性的认知。

  种子还是果子

  热河鸟的肚子里有种子,因此推测它以种子为食,这个逻辑似乎并无不妥。同时,在只有定性观察的情况下,此前的古生物学家还觉得,它的头部形似鹦鹉等取食种子的现生鸟类。

  动物的取食类型、方式与头骨形态息息相关。“但由于化石标本的压扁保存和传统研究方法的局限,科学家对于热河鸟的头骨形态知之甚少。”论文第一作者胡晗指出。

  在这项新研究中,研究人员利用先进的三维扫描和重建手段,对一件热河鸟标本进行了三维复原,并获取形态学信息以及用于后续分析的三维模型。

  这件标本采集于辽宁朝阳的九佛堂组地层,年代距今约1.2亿年,它保存有完整的头部,以及脊柱、腰带和部分后肢,归入热河鸟原始种。

  此外,研究人员还抽取了现生鸟类包括食果、食谷等不同食性的代表物种进行了三维扫描重建,以便进行古今对比。

  胡晗介绍说,现生吃种子的鸟类基本可分为两大类型,一种利用喙部嗑开种子,另一种则是利用胃石研磨开种子。

  分析结果显示,热河鸟并没有此前科学家认为的高下颌。与鹦鹉等能够嗑开种子的食谷鸟类相比,其在形态上有明显不同,这就排除了它嗑开种子取食的可能性。

  为了验证另一种食谷的可能性——利用胃石消化种子,研究人员进行了胃容物分析。结果显示,利用胃石消化种子的现生鸟类,它们腹中的种子仍然保留着整体形态,但具有不同程度的破损,同时,种子和胃石相互混合,黏结紧密。相比之下,热河鸟保存的种子不仅缺乏这样的破损,保存也更加松散,且从未与胃石一起保存,这样的状态反而更接近食果鸟类腹中种子的状态。

  事实上,热河鸟与现生食果鸟类在下颌形态上并没有显著差别。胡晗解释,对于食果鸟类而言,并不需要喙部做太多处理,所以没有特化的喙部并不意外。

  至此,研究人员有充分的证据认为,热河鸟其实是一种季节性的食果鸟类,腹中的种子不过是未被消化而遗留下来的产物。这也是鸟类食果这一生态习性的最早化石记录。

  最早的植物传种者

  许多现生鸟类拥有特化或季节性的食果习性,它们将植物果实吃进肚子里,坚硬的种子无法被完全消化,便会随着它们的粪便排出体外,食果鸟类也就成为了传播植物种子的重要媒介。可这一习性在化石记录中究竟何时出现,此前一直不为人所知。

  “鸟类在早白垩世时的辐射演化是陆地生态系统演化历程中的重要事件,尔后伴随着延续整个白垩纪的植物果实结构的繁盛和多样化。”胡晗表示,科学家一直猜测早期鸟类和结果植物之间可能存在演化上的联系,但由于化石物种的食果记录非常难以确定,这一猜测始终未能得到证明。

  这一热河鸟的最新研究显示,鸟类在演化的最初阶段,很可能就已经扮演了植物传种媒介这一角色。胡晗认为,作为具有一定飞行能力而移动范围大为增加的传播者,早期的食果鸟类很可能协助了结果植物的扩张,而果实这一优质食物也可能扩大了早期鸟类的演化可能性——鸟类和植物间的相互作用可能在白垩纪陆地革命中占据重要地位,有待进一步探索。

  值得一提的是,在这项研究中,科学家选取的食果、食谷等不同食性的现生鸟类代表中,包括了近期才灭绝的两个“明星”物种——卡罗莱纳长尾鹦鹉和旅鸽。

  “某种意义上,我们是在利用近期灭绝的物种去研究远古灭绝的物种。”胡晗告诉《中国科学报》。

  由于从外表上科学家无法判断标本内部是否保存有胃容物,每一件标本都去扫描又不现实,因此,研究团队对于胃容物部分的分析首选牛津大学数据库中已经扫描过的标本样本。

  “相比于其他相对普通的物种,这些近期灭绝的物种得到扫描的概率更高,所以最终我们的数据集中就包括了这两个明星物种。”在胡晗看来,这也值得我们思考,“人类失去一个物种时,丢失的信息可能比我们想象的要多得多”。

  相关论文信息:https://doi.org/10.7554/eLife.74751

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