鸟是属于什么动物(揭秘鸟类是恐龙的后代吗)
鸟,又称作鸟儿。定义:有羽毛的卵生脊椎动物。字典解释脊椎动物的一类,
“鸟类是恐龙的后代”,换句话说,鸟类是从恐龙演化而来的!这是目前被学术界普遍接受的一种观点。但是,天生好奇的你,读罢此文,相信也会有自己的理解与感悟!在大家印象中,很多恐龙体型庞大,相比而言鸟类则往往娇小玲珑,这二者能有什么联系吗?的确,从恐龙到鸟,恐龙经历了一个体型缩小的过程。当鸟类从恐龙中演化出来,除了必须经历前肢与后肢在运动功能上的分离(前肢成为飞行专用结构)和飞行羽毛的出现等步骤外,体型的大幅度缩小也是必然过程,这也让恐龙的树栖生活方式成为可能。伴随着体型缩小,身体比例发生重要变化,其中最明显的是相对于身体长度,前肢变得更长。这里所说恐龙经历的体型缩小,是指那些成功演化为鸟类的恐龙类群。例如,暴龙类的身体不但没有缩小,反而经历了从早期的小型化到后期大型化过程,身体表面也从长毛演化为长鳞片。这说明恐龙的各个支系都在向不同方向演化,但可能只有其中一支成功演化为鸟类。
01假说纷争
虽然“鸟类是恐龙的后代”现在被普遍接受,但围绕“鸟类起源”问题,科学家们曾经历了长期的争论。比这些争论更早的是,人们首先需要接受物种存在演化的观点。因为在古代,人们可能更容易相信物种的模样都是神创造的。1835年,当达尔文环球航行到位于南美大陆以西1000公里处太平洋上的科隆群岛时,发现这里的多种雀科鸣禽分散在13个岛上,其形态都与南美大陆的种类相似。这一情况似乎说明它们的共同祖先应来自南美大陆,因岛与岛之间的地理隔离进而导致生殖隔离,逐渐分化发展成多个支系和不同种,由于达尔文对此现象进行了记录,因此它们被称作“达尔文地雀”。
达尔文地雀
@国家海洋博物馆
有种说法认为,“达尔文地雀”的发现,使达尔文意识到物种并非永恒不变,这在某种程度上促使他产生了生物进化的思想,因此也是促使达尔文从神创论者转变为进化论者,并于1859年出版《物种起源》的重要事实之一。当然,与赫胥黎吃鸡、牛顿被苹果砸中的故事一样,“达尔文地雀”是否因达尔文而闻名天下的真实性难以考证。比如有人认为,真正使“达尔文地雀”扬名世界的不是达尔文,而是英国牛津大学被誉为“演化生态学之父”的大卫•拉克,因为拉克在达尔文之后,针对科隆岛上的地雀进行了大量研究,并让这些鸟儿成为演化研究的经典例证。但无论如何,这些故事都积极传递了一种科学精神:即好奇、善于观察及思考对科学发现的重要性。因此,或许真没必要非要弄清楚这些故事的真伪。1861年,也就是达尔文《物种起源》出版的两年后,德国古生物学家迈耶报道了在德国发现的始祖鸟化石。这种身上长满羽毛却有着长尾巴、指爪和尖牙的动物显示了与爬行动物的强烈联系,被认为是进化论的有力证据。后来,不断有更多始祖鸟化石被发现。截至目前,全世界有报道的始祖鸟化石(包括残缺的化石)超过15块,分别保存在英国、德国等地。人类发现的始祖鸟羽毛化石始祖鸟体态娇小如现代野鸡,身披近似现代鸟类的羽毛,有牙齿和长长的尾巴,翅膀非常发育,骨骼保留了许多爬行动物的特点,长期以来被认为是最早的鸟类,为“鸟类的恐龙起源说”提供了重要证据。
1861年用以命名为“印板石始祖鸟”的始祖鸟化石在鸟类的各种起源学说中,“恐龙起源说”由英国科学家赫胥黎提出,他在对始祖鸟和在同一地区相同层位发现的美颌龙化石进行对比,确认二者有很多相近特征,由此推断鸟类可能是恐龙的后代。除此之外,还有“槽齿类起源说”“鳄类起源说”等等。
由于生物演化是一个漫长的历程,在人类的生存时限内不可能直接观察到完整的过程,因此科学家只能通过并不完整的化石证据间接推测,这就造成各种假说“都有各自的道理”。当然,科学家一直在努力,希望找到其中“最有道理的”、能够被普遍接受的假说。
02重新崛起的恐龙起源说
在各种鸟类起源说中,“槽齿类起源说”在上世纪的很长时间里占据了绝对统治地位。直到上世纪70年代,美国学者(奥斯特罗姆教授)重新提出了鸟类起源于恐龙,此后陆续有一些古生物学家通过系统发育学分析也得出鸟类起源于恐龙的结论,但依然缺乏决定性的化石证据。1996年,一件具有里程碑意义的事件发生了,来自中国地质博物馆的学者发表了原始中华龙鸟的研究成果。研究者在中华龙鸟化石中发现了一层短短的丝状结构,被解释为一种原始的羽毛。这是第一次在恐龙身上找到可能是羽毛的化石,在国际上引发了激烈的讨论。这一化石证据让“恐龙起源说”重新占据了重要地位。合璧展出的两块“中华龙鸟”标本这件标本就是中国地质博物馆曾任馆长季强研究员研究命名的“原始中华龙鸟”,当时,这个标本是一个完整对开标本的一半,一半由中国地质博物馆收藏,另一半收藏于中国科学院南京地质古生物研究所。中华龙鸟拥有最原始的一类羽毛,像鸟类的绒羽。但从骨骼特征看,几乎完全是典型的兽脚类恐龙形态。它善于奔跑,会以其它小动物为食。
问题来了,既然是恐龙,为何名称为中华龙鸟?最初,由于具有原始羽毛这一特征,又是在中华大地上发现的,所以命名为“原始中华龙鸟”,但后来发现这些骨骼上的特征几乎完全显示出典型的兽脚类恐龙形态,因此又将其归入恐龙。
粗壮原始祖鸟复原图@科学艺术家赵闯
后来,带羽毛恐龙的第二件“粗壮原始祖鸟”、第三件“邹氏尾羽龙”,以及越来越多的带羽毛恐龙化石被发现,为鸟类与恐龙之间的联系提供了更多证据,因此,鸟类的恐龙起源说逐渐被普遍接受。赫氏近鸟龙化石例如赫氏近鸟龙,它是目前已知最小的恐龙之一,身长约几十厘米,长有四个翅膀。其明显的特征是全身有羽毛,特别是在前肢、后肢和尾部还分布着奇特的飞羽。化石发现于辽宁侏罗纪晚期地层,距今约 1.6 亿年,是目前已知最早的带羽毛恐龙之一,比始祖鸟还要早1000 万年,从多个方面为“恐龙起源说”增添了证据。而寐龙,除了长有羽毛这种特征,其体态和睡眠时的状态也与现代鸟类相似,都是蜷着身体睡觉,减少了表面积,有利于保持体温。这体现了现代鸟类与恐龙之间在某些生活行为方面的相似性,说明了现代鸟类的一些特征在恐龙演化的时期已经具有,因此说它也为“恐龙起源说”提供了证据。
寐龙化石标本
当然,像“原始中华龙鸟”“赫氏近鸟龙”“寐龙”这些能够为这一假说提供证据的化石目前还有很多。03羽毛与鸟类的飞行起源
如果鸟类起源于恐龙,那么有的恐龙可能已经具备飞行能力。科学家对各种带羽毛恐龙的羽毛进行了研究,发现近鸟龙可能已经具备飞行能力,至少可以滑行,而小盗龙则已经具有更好的这种能力。之所以这么说,是因为从空气动力学来看,与对称羽毛相比,不对称羽毛更有利于飞行。近鸟龙的羽毛虽然整体看是对称的,但其羽轴已经开始弯曲,可以看做不对称羽毛的萌芽,而小盗龙前肢和后肢上已经具备了不对称飞羽,说明具有一定滑翔/飞行能力。
顾氏小盗龙复原图
@科学艺术家赵闯
那么,鸟类最早是怎么学会飞行的呢?科学家就把焦点放在了恐龙身上,并形成了“陆地起源”与“树上起源”的争论,也就是陆栖起源和树栖起源假说。陆栖起源假说认为,鸟类是来自于陆地上善于奔跑的某种恐龙,在陆地上奔跑跳跃过程中逐渐演化出适应飞行的身体结构并飞向天空的;树栖起源假说认为,鸟类来自于树上生活的某种恐龙,就像灵巧的猴子一样在树林里跳跃飞腾,慢慢地具备了飞行本领。目前有更多证据显示两种假说可能都不全面,在演化早期可能以地栖说为主,后期以树栖说为主。当然,这一切目前还没有定论。
陆栖起源假说(上)和
树栖起源假说(下)假想图
前面说到了恐龙的羽毛,那么,羽毛是怎么起源和演化的?有研究认为,羽毛与爬行动物的鳞片是同源的,另有一种争议很大的研究认为羽毛是从恐龙身上的鳞片演变而来。科学家推测,在鸟类出现之前,羽毛已经在恐龙身上完成了5个主要的与形态有关的演化事件:(1)丝状和管状结构的出现;(2)羽囊及羽枝脊的形成;(3)羽轴的发生;(4)羽平面的形成;(5)羽状羽小枝的产生。迄今为止,科学家将早期羽毛分为9种羽类型,据此还原了一个完整的羽毛结构演化历程:最简单的单根丝状绒羽出现;分岔的丝状绒羽出现;羽轴和构成羽片的羽枝出现;对称的片状羽毛形成;不对称飞羽出现。早期羽毛的9种类型
有了飞羽,恐龙就可以飞向蓝天了。但是,并非所有会飞的恐龙都是依靠带有羽毛的翅膀。以“长臂混元龙”为代表的善攀鸟龙类恐龙就是利用一种膜质翅膀来滑翔,这种情况类似于翼龙的飞行原理,因为翼龙也不是依靠羽毛翅膀,而是翼膜。从演化的角度,“长臂混元龙”被解释为恐龙曾试图利用不同的方式飞行,只可惜有的恐龙成功演化为可以飞行的鸟类,而带有膜质翅膀的这类恐龙,其飞行演化尝试最终失败了。长臂混元龙复原图@张宗达
再回到羽毛。我们经常看到很多恐龙和古鸟类的复原图都是五颜六色,特别漂亮,但实际是这样吗?其实,人们复原古生物时的颜色很多都是靠想象的,往往都描绘的绚丽多彩,但科学家通过科学手段对赫氏近鸟龙的羽毛颜色进行了还原,结果显示只有头顶是彩色的,其余是黑白。
赫氏近鸟龙真实颜色复原图
@科学艺术家赵闯
那么,科学家是怎么做到的呢?原来,现代鸟类羽毛的颜色是由一种叫做黑素体的色素颗粒通过不同排列而决定的。按此原理,从化石的羽毛中找到黑素体排列方式,与现代鸟类进行对比之后,就可以准确还原恐龙的羽毛颜色了。当然,还有其他方法。04是龙是鸟?
上世纪90年代以来,大量带羽毛恐龙化石被发现,在给科学界带来欣喜的同时,也让他们陷入了迷茫:其中一些化石因为既有典型的鸟类特征,又有典型的恐龙特征,它们究竟是恐龙还是鸟类?
千禧中国鸟龙:第一种能分泌毒液的恐龙@科学艺术家赵闯始祖鸟或许是最具有代表性的。始祖鸟在100多年前被发现,甚至其后漫长的时间里,没有人怀疑它作为鸟类的身份。但是,随着“恐龙起源说”的重新崛起,更多带羽毛恐龙及古鸟类化石被发现,科学家开始重新思考“究竟什么是恐龙?什么是鸟?”,始祖鸟也时常被一些研究者归入恐龙类。谁能想象,究竟让始祖鸟继续做鸟还是迈入恐龙家族,已经成为科学界现实的争论。
郝氏中鸟标本 @《古脊椎动物学报》而一件名为郝氏中鸟的化石,也是如此。这件化石发现于辽宁凌源市,对应的地质年代为1.25亿年前,研究人员首先将它定义为鸟类。现有的化石研究表明,从恐龙到鸟类,其尾椎骨的大小和数量逐渐缩减。郝氏中鸟的尾椎骨大小和数量表明它处于从非鸟恐龙到鸟类的过渡演化过程中。事实上,现在又有研究者认为郝氏中鸟应属于一种小型兽脚类恐龙。因此,郝氏中鸟究竟是龙是鸟,目前还处于探讨中。当然,有些早先被命名为鸟类的恐龙,目前已经被公认为应该归入恐龙类。例如,华美金凤鸟,听名字应该是鸟类。确实,最初认为它是鸟类,但目前已经被归入恐龙家族,著名的“原始中华龙鸟”也是如此。
华美金凤鸟化石及复原图
有一个事件,或许客观反映了科学家对此“见怪不怪”的现实,这就是“古盗鸟事件”:1999年,《美国国家地理》发表了研究成果,标本被命名为“辽宁古盗鸟”,并声称找到了能够将恐龙与鸟类演化过程缺失的环节进行连接起来的证据,但实际上后来证明这只是一件由两部分真化石拼接成的“假”化石,即古鸟类的身体和恐龙尾巴!为此该杂志发表了道歉声明,并将其无偿归还给中国。“古盗鸟事件”表面上看好像是一次科学乌龙,但从另一个角度表明,如果发现同时存在恐龙与鸟类两种典型特征的化石,在科学家看来并不奇怪。“科学家居然连恐龙和鸟都分不清!”,这种在普通人看来似乎不可思议的现实,一方面表现了科学的艰难,另一方面其实也在为“恐龙起源说”助力。但无论如何,古鸟类,在恐龙时代就已经出现的物种,其繁衍生息,已势不可挡。05古鸟类
按照“恐龙起源说”,经过了过渡演化阶段,便出现了最早的鸟类。当然,早期鸟类仍然保留了大量恐龙的特征,例如有长长尾骨的尾巴的原始热河鸟。不过,随着进一步演化,这些原始的特征也在发生改变,例如尾巴变短,翅膀也更强壮,譬如圣贤孔子鸟。
圣贤孔子鸟复原图@中科院北古所
这里所说的演化是大尺度时间框架下的整体情况,不能理解为孔子鸟就是由热河鸟演化而来的。事实上,由于目前发现的化石数量与当时真正的生物数量相比极其微小,几乎不可能在任何两件或多件化石之间建立确定的直接演化关系。古鸟类化石很多,研究人员把古鸟类分为三大类:最早期一大批古鸟类称为基干鸟,它们保留了一条由多块尾椎骨组成的尾巴,代表了鸟类演化中最原始的群体,如:始祖鸟(如果它应该属于鸟类的话)、热河鸟、会鸟、始孔子鸟、孔子鸟、长城鸟等。依据脚趾形态和全身骨骼特征,结合与现代鸟类比较,它们很多都属于树栖-攀援类型。依据其骨骼和羽毛特征,它们应具有一定飞行能力。从目前的化石资料看,基干鸟类中,热河鸟是与所有鸟类祖先接近的类型。它们大小如火鸡,头骨很高,前肢很原始,主要在陆地上活动,尾巴较长,支撑着一束尾羽,其中大部分种类的尾羽呈扇子状,个别呈手掌状。圣贤孔子鸟化石
圣贤孔子鸟则是第一种被命名的孔子鸟类,也被归入基干鸟类。其典型特征是没有牙齿,具有角质喙(就是嘴)、强壮的指爪和不太特化的脚趾。其中,雄性长有一对从尾部伸出的具有一定装饰性的长尾羽,而雌性则没有,说明孔子鸟具有“性双形”现象,即同种动物因性别不同而在大小、外形、颜色等方面具有明显差异,如人、狮子、孔雀等,这种现象在现生动物中普遍存在。第二类称为“反鸟类”,即肩带骨关节结构与现代鸟类相反,如渤海鸟、长翼鸟、始反鸟、华夏鸟等。迄今为止,反鸟类化石在除南极洲外的所有大洲都有发现,它们所处的时代是从1.3亿年前至中生代末期,也就是在大约6600万年前灭绝。与更为原始的基干鸟类相比,反鸟类的头骨形状没有大的变化,但有些骨骼则显示为更加进步的特征(如指骨缩短,胸骨比例增大,叉骨与现代鸟类的“V”形结构相似),这说明鸟类在演化过程中不同部位的演化速度并不一致,其中,反鸟类在演化中更加侧重于其飞行性能结构的“调整”。近鸟龙叉骨(左) 今鸟类型玉门甘肃鸟叉骨(右)@王娅明等,2015
最后是“今鸟型类”,如星海鸟、燕鸟、古喙鸟、始今鸟、甘肃鸟等。这类古鸟与反鸟类拥有大量共同特征,证实了二者拥有共同的祖先。但是,今鸟型类的一部分已经灭绝,另一部分则演化为现代鸟类。弥曼始今鸟化石是迄今发现的最古老的今鸟型类化石,发现河北丰宁县,与之前最原始的匙吻古喙鸟相比,将今鸟型类的起源时间提前了600万年,为1.31亿年前。种名“弥曼”献给我国杰出的古生物学家张弥曼院士。
06现代鸟类
作为恐龙的后裔,鸟类是陆生脊椎动物中分布最广、种类最多的一个类群。全球现代鸟类共有一万种左右,遍布全球的各种生态系统。现代鸟类是相对于古鸟类的群体,一般包括自新生代以来曾经和目前仍在生存的所有鸟类。
现代鸟类:丹顶鹤 @孙华金从生态学上,按生活环境和形体特征,可将鸟类分为走禽(如鸵鸟、鸸鹋)、游禽(如绿头鸭、小鸊鷉、斑头雁)、涉禽(如苍鹭、东方白鹳、丹顶鹤)、猛禽(如长耳鸮、苍鹰、金雕、高山兀鹫)、陆禽(如珠颈斑鸠、岩鸽、红腹锦鸡、褐马鸡)、攀禽(如大斑啄木鸟、灰头绿啄木鸟、普通翠鸟、杜鹃)和鸣禽(如麻雀、喜鹊、画眉、八哥)等七大生态类群。
渡渡鸟、大海雀、旅鸽、恐鸟、象鸟都是在人类出现后才灭绝的鸟类。除了旅鸽,它们都不会飞,要么体型巨大,要么臃肿笨拙,这给人类的捕杀带来了便利。虽然渡渡鸟、恐鸟、象鸟的灭绝可能也有自然因素,但人类影响也是加速其灭绝的原因之一。所以,看到这些曾在“众目睽睽”下灭绝的鸟类,我们在惋惜之余,更应该认识到保护生物多样性的重要性。※ ※ ※需要再次强调的是,从恐龙到鸟,是利用极少数化石(与当时生存的生物数量相比是极少数)推断建立的亿万年时间尺度下的关于生物演化整体规律的假说,因此,人们发现的两种或多种标本所对应的不同古生物之间都很难建立确定的演化关系。也就是说,千万不能得出这样的结论:现在的麻雀是由中华龙鸟“变”来的!但可以说,麻雀是由某种恐龙逐渐“变”来的,究竟是哪种恐龙?至少目前,我们仍然无从知晓。
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