20年前，中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)古脊椎所)的古生物學(xué)者在《自然》上首次報(bào)道了一種新的原始鳥(niǎo)類(lèi)化石——原始熱河鳥(niǎo)。它是除始祖鳥(niǎo)以外，唯一具有骨質(zhì)長(zhǎng)尾的原始鳥(niǎo)類(lèi)，基干的分類(lèi)位置和獨(dú)特的身體結(jié)構(gòu)令其一經(jīng)發(fā)現(xiàn)便舉世聞名。

熱河鳥(niǎo)剛被發(fā)現(xiàn)時(shí)還有一個(gè)特別之處，它的體內(nèi)保存了許多植物種子化石。在過(guò)去發(fā)現(xiàn)的中生代鳥(niǎo)類(lèi)化石中，很少有關(guān)于食性的直接證據(jù)。此后，眾多類(lèi)似標(biāo)本發(fā)表，因此，熱河鳥(niǎo)一直被認(rèn)為是一類(lèi)以吃種子為生的鳥(niǎo)類(lèi)。

近日，牛津大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院瑪麗·居里博士后胡晗團(tuán)隊(duì)和中科院院士、古脊椎所研究員周忠和團(tuán)隊(duì)在eLife上合作發(fā)表了一項(xiàng)研究成果。他們?cè)诎拇罄麃喣珷柋就捷椛渲行膶?duì)最原始的鳥(niǎo)類(lèi)之一 ——熱河鳥(niǎo)的頭骨新標(biāo)本進(jìn)行了三維掃描和重建，并將其頭骨及胃容物和現(xiàn)生鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比，結(jié)果推翻了幾十年來(lái)古生物學(xué)家對(duì)其取食習(xí)性的認(rèn)知。

種子還是果子

熱河鳥(niǎo)的肚子里有種子，因此推測(cè)它以種子為食，這個(gè)邏輯似乎并無(wú)不妥。同時(shí)，在只有定性觀察的情況下，此前的古生物學(xué)家還覺(jué)得，它的頭部形似鸚鵡等取食種子的現(xiàn)生鳥(niǎo)類(lèi)。

動(dòng)物的取食類(lèi)型、方式與頭骨形態(tài)息息相關(guān)。“但由于化石標(biāo)本的壓扁保存和傳統(tǒng)研究方法的局限，科學(xué)家對(duì)于熱河鳥(niǎo)的頭骨形態(tài)知之甚少。”論文第一作者胡晗指出。

在這項(xiàng)新研究中，研究人員利用先進(jìn)的三維掃描和重建手段，對(duì)一件熱河鳥(niǎo)標(biāo)本進(jìn)行了三維復(fù)原，并獲取形態(tài)學(xué)信息以及用于后續(xù)分析的三維模型。

這件標(biāo)本采集于遼寧朝陽(yáng)的九佛堂組地層，年代距今約1.2億年，它保存有完整的頭部，以及脊柱、腰帶和部分后肢，歸入熱河鳥(niǎo)原始種。

此外，研究人員還抽取了現(xiàn)生鳥(niǎo)類(lèi)包括食果、食谷等不同食性的代表物種進(jìn)行了三維掃描重建，以便進(jìn)行古今對(duì)比。

胡晗介紹說(shuō)，現(xiàn)生吃種子的鳥(niǎo)類(lèi)基本可分為兩大類(lèi)型，一種利用喙部嗑開(kāi)種子，另一種則是利用胃石研磨開(kāi)種子。

分析結(jié)果顯示，熱河鳥(niǎo)并沒(méi)有此前科學(xué)家認(rèn)為的高下頜。與鸚鵡等能夠嗑開(kāi)種子的食谷鳥(niǎo)類(lèi)相比，其在形態(tài)上有明顯不同，這就排除了它嗑開(kāi)種子取食的可能性。

為了驗(yàn)證另一種食谷的可能性——利用胃石消化種子，研究人員進(jìn)行了胃容物分析。結(jié)果顯示，利用胃石消化種子的現(xiàn)生鳥(niǎo)類(lèi)，它們腹中的種子仍然保留著整體形態(tài)，但具有不同程度的破損，同時(shí)，種子和胃石相互混合，黏結(jié)緊密。相比之下，熱河鳥(niǎo)保存的種子不僅缺乏這樣的破損，保存也更加松散，且從未與胃石一起保存，這樣的狀態(tài)反而更接近食果鳥(niǎo)類(lèi)腹中種子的狀態(tài)。

事實(shí)上，熱河鳥(niǎo)與現(xiàn)生食果鳥(niǎo)類(lèi)在下頜形態(tài)上并沒(méi)有顯著差別。胡晗解釋?zhuān)瑢?duì)于食果鳥(niǎo)類(lèi)而言，并不需要喙部做太多處理，所以沒(méi)有特化的喙部并不意外。

至此，研究人員有充分的證據(jù)認(rèn)為，熱河鳥(niǎo)其實(shí)是一種季節(jié)性的食果鳥(niǎo)類(lèi)，腹中的種子不過(guò)是未被消化而遺留下來(lái)的產(chǎn)物。這也是鳥(niǎo)類(lèi)食果這一生態(tài)習(xí)性的最早化石記錄。

最早的植物傳種者

許多現(xiàn)生鳥(niǎo)類(lèi)擁有特化或季節(jié)性的食果習(xí)性，它們將植物果實(shí)吃進(jìn)肚子里，堅(jiān)硬的種子無(wú)法被完全消化，便會(huì)隨著它們的糞便排出體外，食果鳥(niǎo)類(lèi)也就成為了傳播植物種子的重要媒介?？蛇@一習(xí)性在化石記錄中究竟何時(shí)出現(xiàn)，此前一直不為人所知。

“鳥(niǎo)類(lèi)在早白堊世時(shí)的輻射演化是陸地生態(tài)系統(tǒng)演化歷程中的重要事件，爾后伴隨著延續(xù)整個(gè)白堊紀(jì)的植物果實(shí)結(jié)構(gòu)的繁盛和多樣化。”胡晗表示，科學(xué)家一直猜測(cè)早期鳥(niǎo)類(lèi)和結(jié)果植物之間可能存在演化上的聯(lián)系，但由于化石物種的食果記錄非常難以確定，這一猜測(cè)始終未能得到證明。

這一熱河鳥(niǎo)的最新研究顯示，鳥(niǎo)類(lèi)在演化的最初階段，很可能就已經(jīng)扮演了植物傳種媒介這一角色。胡晗認(rèn)為，作為具有一定飛行能力而移動(dòng)范圍大為增加的傳播者，早期的食果鳥(niǎo)類(lèi)很可能協(xié)助了結(jié)果植物的擴(kuò)張，而果實(shí)這一優(yōu)質(zhì)食物也可能擴(kuò)大了早期鳥(niǎo)類(lèi)的演化可能性——鳥(niǎo)類(lèi)和植物間的相互作用可能在白堊紀(jì)陸地革命中占據(jù)重要地位，有待進(jìn)一步探索。

值得一提的是，在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家選取的食果、食谷等不同食性的現(xiàn)生鳥(niǎo)類(lèi)代表中，包括了近期才滅絕的兩個(gè)“明星”物種——卡羅萊納長(zhǎng)尾鸚鵡和旅鴿。

“某種意義上，我們是在利用近期滅絕的物種去研究遠(yuǎn)古滅絕的物種。”胡晗告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

由于從外表上科學(xué)家無(wú)法判斷標(biāo)本內(nèi)部是否保存有胃容物，每一件標(biāo)本都去掃描又不現(xiàn)實(shí)，因此，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)于胃容物部分的分析首選牛津大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)掃描過(guò)的標(biāo)本樣本。

“相比于其他相對(duì)普通的物種，這些近期滅絕的物種得到掃描的概率更高，所以最終我們的數(shù)據(jù)集中就包括了這兩個(gè)明星物種。”在胡晗看來(lái)，這也值得我們思考，“人類(lèi)失去一個(gè)物種時(shí)，丟失的信息可能比我們想象的要多得多”。

關(guān)鍵詞： 中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所 原始熱河鳥(niǎo) 利用胃石消化種子 最早的植物傳種者