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20年前，中科院古脊椎動物與古人類研究所（以下簡稱古脊椎所）的古生物學(xué)者在《自然》上首次報道了一種新的原始鳥類化石——原始熱河鳥。

它是除始祖鳥以外，唯一具有骨質(zhì)長尾的原始鳥類，基干的分類位置和獨特的身體結(jié)構(gòu)令其一經(jīng)發(fā)現(xiàn)便舉世聞名。

熱河鳥剛被發(fā)現(xiàn)時還有一個特別之處，它的體內(nèi)保存了許多植物種子化石。在過去發(fā)現(xiàn)的中生代鳥類化石中，很少有關(guān)于食性的直接證據(jù)。

此后，眾多類似標(biāo)本發(fā)表，因此，熱河鳥一直被認(rèn)為是一類以吃種子為生的鳥類。

近日，牛津大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院瑪麗·居里博士后胡晗團隊和中科院院士、古脊椎所研究員周忠和團隊在eLife上合作發(fā)表了一項研究成果。

他們在澳大利亞墨爾本同步輻射中心對最原始的鳥類之一 ——熱河鳥的頭骨新標(biāo)本進行了三維掃描和重建，并將其頭骨及胃容物和現(xiàn)生鳥類進行了詳細(xì)對比，結(jié)果推翻了幾十年來古生物學(xué)家對其取食習(xí)性的認(rèn)知。

熱河鳥復(fù)原圖。  韓志信、王一凡繪

種子還是果子

熱河鳥的肚子里有種子，因此推測它以種子為食，這個邏輯似乎并無不妥。

同時，在只有定性觀察的情況下，此前的古生物學(xué)家還覺得，它的頭部形似鸚鵡等取食種子的現(xiàn)生鳥類。

動物的取食類型、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)家對于熱河鳥的頭骨形態(tài)知之甚少。”論文第一作者胡晗指出。

在這項新研究中，研究人員利用先進的三維掃描和重建手段，對一件熱河鳥標(biāo)本進行了三維復(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，歸入熱河鳥原始種。

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

胡晗介紹說，現(xiàn)生吃種子的鳥類基本可分為兩大類型，一種利用喙部嗑開種子，另一種則是利用胃石研磨開種子。

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

為了驗證另一種食谷的可能性——利用胃石消化種子，研究人員進行了胃容物分析。

結(jié)果顯示，利用胃石消化種子的現(xiàn)生鳥類，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，種子和胃石相互混合，黏結(jié)緊密。

相比之下，熱河鳥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)反而更接近食果鳥類腹中種子的狀態(tài)。

事實上，熱河鳥與現(xiàn)生食果鳥類在下頜形態(tài)上并沒有顯著差別。

胡晗解釋，對于食果鳥類而言，并不需要喙部做太多處理，所以沒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，熱河鳥其實是一種季節(jié)性的食果鳥類，腹中的種子不過是未被消化而遺留下來的產(chǎn)物。這也是鳥類食果這一生態(tài)習(xí)性的最早化石記錄。

最早的植物傳種者

許多現(xiàn)生鳥類擁有特化或季節(jié)性的食果習(xí)性，它們將植物果實吃進肚子里，堅硬的種子無法被完全消化，便會隨著它們的糞便排出體外，食果鳥類也就成為了傳播植物種子的重要媒介。

可這一習(xí)性在化石記錄中究竟何時出現(xiàn)，此前一直不為人所知。

“鳥類在早白堊世時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)整個白堊紀(jì)的植物果實結(jié)構(gòu)的繁盛和多樣化。”胡晗表示，科學(xué)家一直猜測早期鳥類和結(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，這一猜測始終未能得到證明。

這一熱河鳥的最新研究顯示，鳥類在演化的最初階段，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范圍大為增加的傳播者，早期的食果鳥類很可能協(xié)助了結(jié)果植物的擴張，而果實這一優(yōu)質(zhì)食物也可能擴大了早期鳥類的演化可能性——鳥類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，有待進一步探索。

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

“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《中國科學(xué)報》。

由于從外表上科學(xué)家無法判斷標(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，因此，研究團隊對于胃容物部分的分析首選牛津大學(xué)數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)掃描過的標(biāo)本樣本。

“相比于其他相對普通的物種，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明星物種。”在胡晗看來，這也值得我們思考，“人類失去一個物種時，丟失的信息可能比我們想象的要多得多”。

來源：

中國科學(xué)報（記者 胡珉琦）

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