封面新闻记者 闫雯雯 谭羽清

中国古生物学领域又有新发现,全球鸟类学家等这一天等了160年!

学界普遍认为鸟类起源于恐龙,然而其演化历程及关键节点因缺乏化石证据而显得扑朔迷离。160年前,古生物学家们在德国索伦霍芬的侏罗纪地层里,发现了“始祖鸟”化石。但除了索伦霍芬的惊世发现之外,整整160年间,人类还没有在其他地区的地层中发现侏罗纪鸟类的化石。

2月13日,《自然(Nature)》发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王敏团队(以下称“古脊椎所”)和福建省地质调查研究院合作完成的福建省政和动物群发现侏罗纪鸟类化石的研究成果。

该项成果报道了全球最古老的鸟类之一,也是迄今唯一确切的侏罗纪鸟类,揭示了现代鸟类的体型结构在侏罗纪晚期(距今1.5亿年)就已经出现,该研究将以尾综骨为代表的重要特征的出现时间向史前推进两千万年,这项成果很可能会改写鸟类演化历史。古脊椎所王敏为独立通讯作者和第一作者,福建地调院陈润生为共同第一作者。

古脊椎所王敏研究员(左)与福建地调院教授级高工陈润生在福建地调院合影(图片源自新华社)

是龙还是鸟?主要看尾巴

2023年11月,福建“政和动物群”中两件不完整的爬行动物化石的发现,是政和八闽鸟问世的开端。对于当时的情形,王敏回忆,其中一块化石仅有部分肩带骨骼从围岩中显露出来,“但是我和周老师第一时间就认为这可能是一件鸟类的化石。”经过对那块化石长达一年的室内修复和研究分析,研究团队确定了该化石属于鸟类。

据悉,政和八闽鸟化石虽然并不完整,但是它保存了很多重要的信息,其最特殊的地方在于具有愈合的尾综骨,这是构成现代鸟类体型的基石。鸟类与其他爬行动物最显著的区别就是鸟类的尾巴很短,不但尾椎数目减少,而且最后几枚尾椎愈合成一个名为尾综骨的结构,它的出现对身体重心前移、后肢和尾骨的独立运动以及飞行能力的完善至关重要。尾骨缩短是恐龙向鸟类演化过程中最彻底的形态变化之一,在鸟类进化史中具有里程碑式的意义。

“政和八闽鸟”正型标本(图片源自古脊椎所)

在过去的近160年间,人们所熟知的侏罗纪鸟类只有发现于德国晚侏罗世的始祖鸟。但其在进化树上的分类位置受到质疑,部分研究认为始祖鸟属于恐爪龙类,而非鸟类。从体型上看,始祖鸟仍然具有和恐龙一样的长尾骨,与现代鸟类大相径庭。

王敏表示,基于简约法和贝叶斯法的系统发育分析均支持政和八闽鸟的鸟类分类位置。在进化树上,是仅次于始祖鸟而最早分化的鸟类支系。如果说始祖鸟的鸟类归属有疑问的话,“政和八闽鸟”是目前最确切的且唯一的侏罗纪鸟类。

“政和八闽鸟”和“政和动物群”生态复原图。赵闯绘制(图片源自古脊椎所)

政和八闽鸟的发现首次揭示了现代鸟类的体型在侏罗纪就已经出现,将鸟类起源时间推进到中侏罗世晚期(距今1.72亿年–1.64亿年),改写了鸟类演化的历史。

此外,除发现八闽鸟外,研究团队还发现了一个单独保存的叉骨。研究结果显示该叉骨与白垩纪的今鸟型类非常相似,而明显区别于政和八闽鸟,以及其他侏罗纪鸟类和恐龙。该叉骨的发现证实了至少两种鸟类生活在政和动物群,而如果该叉骨的确属于今鸟型类,那么鸟类起源的时间将会进一步提前。

对于“政和动物群”的研究才刚刚开始

福建省地质调查研究院副院长、总工程师,论文共同第一作者陈润生接受了封面新闻记者的采访。

陈润生表示,2021年开始,古脊椎所王敏、周忠和院士和福建地调院开展合作,组建野外团队,在福建省内开展系统的古生物和地层考察工作。

福建省地质调查研究院主要是承担的地质调查工作,选定了发掘区域以及寻找到保存了古生物化石的地层层位。除此之外,还对古地理环境进行了调查和研究。

2月10日,古脊椎所王敏研究员在办公室观察政和八闽鸟化石标本,右侧是政和八闽鸟模型(图片源自新华社)

其中最重要的是确定了政和八闽鸟所在地层的时代。陈润生告诉记者:“我们通过调查分析、研究,发现保存奇异福建龙、政和八闽鸟的地层层位上下刚好有火山岩石的沉积。我们找到了这些火山岩石之后,通过地球化学铀—铅同位素测年方法,确定了它的确切时代。”

在陈润生看来,此次发现属于中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和福建省地质调查研究院的强强联合,是古生物学家和地质学家的优势互补。

实际上,1974年,福建省地质调查研究院在地质调查的过程中,在政和发现了一些龟鳖类、鱼类等脊椎动物化石,就曾经送往古脊所进行鉴定。古脊所的老先生们,如周家健、叶详奎、杨钟键等老前辈对于这些化石做了鉴定。2020年年底,两家单位再续前缘,对于政和动物群进行调查和发掘,终于有了惊世的发现。

截至2024年底,政和大溪盆地共发掘出252件龟鳖类、72件离龙类等重点保护脊椎动物化石和142件其他动植物化石,表明“政和动物群”生物种类极其丰富,彰显了大溪盆地古生物化石的巨大潜力。

陈润生说:“实际上,在这个点位,我们的工作还是刚刚起步,正处于调查、发掘和研究的初级阶段。未来,很可能还会有重要的成果。”

2月11日,福建地调院教授级高工陈润生在福建地调院实验室观察显微镜下的标本(图片源自新华社)

专家评价:

这是划时代、里程碑式的发现

那么,政和八闽鸟化石的发现具有怎样的科学意义?中国科学院院士、中国科学院古脊椎所研究员周忠和提到,政和八闽鸟体型比始祖鸟稍小,但其多个特征却更为进化,说明在侏罗纪时期,已经出现了不同类型的鸟类,“由此,我们可以分析推测鸟类的起源,未来可能会发现更早的鸟类,其出现时间可能比我们过去认为的要往前推,早2000万年左右。”

同时周忠和院士表示,一个重要的化石发现会帮助科学家们改变对早期鸟类以及现代鸟类起源的许多认识,“比如像尾综骨这样的鸟类关键飞行特征是何时出现的?早期鸟类的飞行演化过程和飞行方式?尽管这次我们还不能回答所有的问题,但这一发现为我们提供了一个重要的线索。”

此次政和八闽鸟的发现研究,也进一步显示政和动物群拥有探索东亚晚中生代生态系统演化的巨大潜力。中国科学院院士、中国科学院古脊椎所所长徐星研究员表示,政和动物群是过去二三十年当中,研究鸟类起源领域在全世界范围内是非常重大的一个发现,这是一个新的地点、新的时期,对于人们理解鸟类这个支系产生的过程,打开了一个新的窗口。作为专业科研机构,中国科学院古脊椎所未来将投入更多资源拓宽、加深恐龙演化和鸟类起源等方面研究。

《自然》向媒体推送政和八闽鸟研究成果称,具有独特的与现代鸟类相似的短尾特征,使政和八闽鸟成为迄今已知唯一也是最古老的侏罗纪短尾鸟类,并将这一鸟类特征的出现向前推了近2000万年。《自然》同期还发表了英国爱丁堡大学古生物学家对政和八闽鸟研究的评论,该评论提到“政和八闽鸟是划时代的发现,是自从1861年始祖鸟化石发现以来,最重要的鸟类化石”。

2023年10月21日,古脊椎所和福建地调院组成的联合考察队队员在位于福建政和县的野外考察和发掘现场工作(图片源自新华社)

推进鸟类历史演化的“动物群”

此次发现政和八闽鸟的“政和动物群”是目前已知的侏罗纪地理位置最靠南的、保存有鸟翼类的动物群,其年代为1.48亿年前—1.5亿年前,处于侏罗纪最晚期。也是目前已知的发现“最新”的陆相生物群。

从2021年开始,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和福建省地质调查研究院联合,在福建省多个晚中生代盆地开展大规模野外发掘。2022年10月研究团队在政和晚侏罗世地层发现了一件保存近乎完整的恐龙化石,最终被命名为奇异福建龙。研究发现,奇异福建龙与近鸟龙类构成单系类群,是鸟翼类最早分异的一支。

除了奇异福建龙,研究团队还发现了大量保存完好的爬行动物,包括水生或半水生的龟鳖类、离龙类,多样性高,并且有确切的年代学框架,因此被命名为“政和动物群”。

在政和八闽鸟被发现之前,我国最早的原始鸟类化石出现在约1.3亿年前的“热河生物群”。

“热河生物群”是在1923年被发现的,这里发现了最古老的开花植物,被誉为“中华第一朵花”;这里还发现了“世界第一枚鸟类胚胎”。

热河生物群发现与研究100年来,在其多个化石产地接连不断地发现了成千上万件中生代的珍贵鸟类化石,基本上占据了世界上中生代鸟类化石半壁江山。

从全球范围来看,目前我们所熟知的侏罗纪鸟类只有发现于晚侏罗世的始祖鸟,被发现的地点为德国的索伦霍芬。始祖鸟的分类位置近期受到质疑,部分研究认为始祖鸟属于恐爪龙类,而非鸟类。

但索伦霍芬仍然是一个古生物的巨大宝库,埋藏了大量脊椎动物(如鱼龙、翼龙)、无脊椎动物(如鲎、环状蠕虫)、陆生植物(如鳞皮木)和原生生物的精细结构。

这个巨大的古生物宝库被发现距今已经超过了160年。

来源:封面新闻

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