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我們看到了9900萬年前,這隻長趾小鳥的最後一天.....

作者:北京科技報
7月11日,中外科學家團隊在北京宣布,他們首次在緬甸琥珀中發現古鳥類新物種,對我們了解古鳥類的行為和演化有重要的意義。

這一天,隻不過是緬甸北部的熱帶雨林中,又一個有點過于溫暖潮濕的平常清晨。數千公裡外火山密集爆發震天撼地,這裡卻如此靜谧。

但如果你穿越時空,恰巧在白垩紀晚期最早期這普通的一天稍稍駐足,又努力側耳傾聽的話,熱帶雨林的窸窸窣窣中,或許能分辨出一個極細微的敲擊樹木的聲音。

就在不遠處,一棵柏類或被稱之為南洋杉類針葉樹的樹幹上,一隻比麻雀還要"迷你"的小小鳥,面對一個顯然是蟲子造成的小洞,已經專心緻志叩擊了很久。

我們看到了9900萬年前,這隻長趾小鳥的最後一天.....

▲琥珀鳥複原圖 (繪圖/張宗達)

它十分笃定洞裡面的蟲子這會兒"在家",也猜想蟲子聽到它使用颀長足趾敲擊出的"打擊樂"後,可能已經陶醉到給它"發送"了一個gps定位的"邀請"。

接下來,它将用它獨一無二的"異于常鳥"的第iii趾——足足有9.8毫米長并彎彎曲曲,向蟲子伸出"友誼之手"……

啪嗒。

小小鳥實在是太專心在蟲子的事情上了,等它反應過來已經遲了。一大團溫暖粘稠的樹脂已經完全地緊緊地包裹住它小半邊身體和一隻足,把它困在了樹枝上。作為一隻早早獨立生活并克服各種艱難險阻才"長大成人"的反鳥類,它本來應該可以更警覺、更好地保護自己。

它用盡全身的力氣試圖去掙紮,但是它太小了,用的力氣也太小了。樹脂無情并迅速地攻陷了所有的空隙。

一切都太遲了。

……

直到9900萬年後。

緬甸北部克欽邦胡岡谷地礦區,在多如繁星的琥珀堆裡,這隻不知名小小鳥僅存的颀長足趾引起了騰沖虎魄閣博物館館長陳光的注意。

我們看到了9900萬年前,這隻長趾小鳥的最後一天.....

▲騰沖虎魄閣博物館館長陳光

我們看到了9900萬年前,這隻長趾小鳥的最後一天.....

▲琥珀鳥标本全貌,上方可看到暴露的羽毛(攝影/邢立達)

"2016年,我在琥珀礦區附近,礦工給我展示了這件标本,我覺得這小動物的趾頭太長了,不像小鳥,反而和當地常見的蜥蜴腳趾頭類似。"陳光意識到這塊琥珀可能并不普通,他立刻聯系了有着密切合作的中國地質大學(北京)邢立達副教授。邢立達曾研究過陳光發現的有史以來琥珀中最完整的古鳥類化石,成果發表在國際知名地學刊物《岡瓦納研究》上。陳光回憶說:"邢立達看到這件新标本之後非常吃驚,确定是鳥足,而且是特别奇怪的标本!"

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▲邢立達

這塊包裹着古鳥類的琥珀非常小,長度僅約3.5厘米,重量隻有5.5克。借助"神通廣大"的顯微ct技術,我們才得到了身處在這麼小的琥珀中,完全詳細和立體的标本的三維解剖結構,這在傳統的古鳥化石中是難以實作的。

中國科學院動物所研究員白明表示,通過對ct資料的重建、分割和融合,邢立達團隊最終得到了所有骨骼的無損高清3d形态。這件标本的骨骼儲存完好,重建後腳部栩栩如生。"重建的所有資料都表明,這件标本是一隻非常特别的古鳥類的腿部,記錄了其不凡的骨骼形态學。"

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▲琥珀鳥足部特寫,可看到極長的第三趾(攝影/邢立達)

我們看到了9900萬年前,這隻長趾小鳥的最後一天.....

▲琥珀鳥羽毛特寫(攝影/邢立達)

作為全世界生物多樣性最為豐富的脊椎動物之一,鳥類大約有10500個種。在近1.5億年漫長的演化曆史中,共曆經了白垩紀和新生代兩次輻射演化,其中的白垩紀是鳥類演化的重要階段,記錄了鳥類如何從恐龍演化的過程。"胡岡谷地的鳥類琥珀包裹體較為豐富,對我們了解鳥類演化幫助很大。"路易斯·恰普教授(luis m. chiappe)說。

此次發現的琥珀化石産自緬甸北部克欽邦胡岡谷地,地質學家對該礦區的火山灰測定後發現,這裡的琥珀形成于約9900萬年前,屬于白垩紀晚期的最早期,是以這裡被認為是人類一窺真實白垩紀世界的唯一視窗。

我們看到了9900萬年前,這隻長趾小鳥的最後一天.....

▲琥珀鳥與腳部骨骼輪廓圖 (繪圖/張宗達)

透過這件标本的資料,我們可準确捕捉其形态學特征:如标本第ii跖骨滑車最寬,第iv跖骨滑車縮小為單個髁突等特征,都常見于反鳥類,綜合諸多特征的分支系統學分析也表明該标本屬于反鳥類。

反鳥類是白垩紀出現的一類相對原始的鳥類,其肩帶骨骼的關節組合與現生鳥類的相反,是以得名。其也是中生代鳥類演化最為成功的一個類群,化石記錄幾乎現身在每個大洲,涵蓋了整個白垩紀。分支系統學的研究表明反鳥類構成了今鳥型類的姐妹群,而後者最終演化出所有現代鳥類。

而該标本最特别的地方在于,其各個趾骨的長度非常特别,第iii趾最長,約9.8毫米,比跗跖骨長20%,而第i趾和第ii趾的長度非常接近,前者是後者長度的86%,第ii趾的長度為第iii趾的59%,這些比例組合不同于任何其他中生代鳥類乃至現生鳥類。而且由于該标本的近端跗骨與胫骨,遠端跗骨與跖骨的完全融合,是以屬于亞成年到成年個體。

基于以上各種特征,古生物學家将标本定為新屬新種,屬名為琥珀鳥(elektorornis),意為琥珀中的鳥類,種名為陳光琥珀鳥(elektorornis chenguangi),向發現化石的陳光先生緻敬。據悉,這也是科學界首次命名琥珀中的鳥類新物種。

由于琥珀的特殊儲存條件,琥珀鳥的軟組織也儲存得非常好,科學家在鏡下觀察,可見其角質鱗絲狀羽稀疏分布于趾骨的背側表面,此外還有左翼尖的羽毛區域,包括了初級飛羽和次級飛羽暴露在琥珀的表面。

"此前古生物學家描述的胡岡谷地古鳥類都是幼鳥,琥珀鳥是當地首次發現的亞成或成年古鳥類個體",中國科學院古脊椎動物與古人類研究所美籍研究員鄒晶梅向記者介紹道,"琥珀鳥的鑒定特征是第iii趾的顯著延長,這是在任何中生代鳥類中都沒有觀察到的現象,加上其大型的彎曲的爪子,相當長的第i趾,都強烈暗示着這是一種樹栖的适應特征"。

當提及及琥珀鳥可能的習性時,邢立達表示:"琥珀鳥的體型嬌小,從儲存的腿部長度約3厘米來推斷,其體長要比麻雀還小不少。在沒有現生的類似鳥類對比的情況下,琥珀鳥這種延長的第iii趾的功能難以确定,增強的腳部抓取能力可能是對樹栖更好的适應,但如果結合可以用來感覺的角質鱗絲狀羽來判斷,這還可能于捕食專業化有關。比如馬拉加西指猴(daubentonia),其中指和無名指非常纖細,常用來敲擊樹木,定位蛀蟲,并将其摳取出來吞食。琥珀鳥的角質鱗絲狀羽在第iii趾上最長且最健壯,可能起到增加長腳趾作為蛀蟲探測器,并采用類似指猴取食政策。"

視訊加載中...

▲琥珀鳥标本全貌 (拍攝/邢立達)

邢立達說:"這種特殊的小型古鳥類當時就生活在緬甸北部潮濕的熱帶環境中,不幸被柏類或南洋杉類針葉樹所流下的樹脂包裹,在漫長的地質年代中形成琥珀,并一直儲存至今。包裹它的琥珀就像時光膠囊一樣,将其獨特的足趾形态栩栩如生的展示給今日的人們,進一步闡明了白垩紀反鳥的輻射演化,揭示了鳥類曾經利用但後來抛棄的,一些可能的捕食政策。"

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【新聞背景】

該研究由中國地質大學(北京)邢立達副教授領銜,加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館瑞安·麥凱勒教授(ryan c. mckellar)、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所美籍研究員鄒晶梅(jingmai k. o'connor)、中國科學院動物所雷富民研究員,白明研究員、美國洛杉矶自然史博物館恐龍研究院院長路易斯·恰普教授(luis m. chiappe)、内森·卡羅爾博士(nathan carroll),澳洲新英格蘭大學胡晗博士等學者共同研究。研究論文發表于《細胞》出版集團旗下的生物學著名刊物《當代生物學》(current biology,影響因子9.193)。

據悉,該課題研究獲得了國家自然科學基金委"國家自然科學基金重大項目""國家自然科學基金面上項目"以及美國國家地理學會等項目的資助。

2016年,邢立達團隊在胡岡谷地首次發現了世界上首例琥珀中的古鳥類和恐龍包裹體,引起國内外媒體的轟動,此後,邢立達團隊又取得一系列重要的發現,如琥珀中首次蛇類記錄等。

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出品:科普中央廚房

監制:北京科技報 | 科學加用戶端

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