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古鸟寻踪-周忠和
主讲人简介

  周忠和:毕业于南京大学地质系,1999年获美国堪萨斯大学古鸟类学博士学位。同年入选中科院“百人计划”, 2000当选国际古鸟与进化学会理事,要研究中生代鸟类的进化。至今已经在“自然”和“科学”等许多国际一流学术刊物发表若干重要的古鸟类论文,1999中科院自然科学奖一等奖和2000年国家自然科学奖二等奖。

  内容简介

  大家知道, 鸟类作为人类的朋友,我们都非常关心它。那么我们鸟类学家更关注的是鸟类的现在和未来,对古生物学家来说,我们更关心的是鸟类的过去,看看我们了解鸟类的过去对我们认识鸟类的将来有没有什么启示,我今天主要给大家介绍的是鸟的起源和鸟的演化的历史。

  始祖鸟的发现作为第一件比较重要的鸟类化石,对于刚刚诞生的达尔文《进化论》起到了非常重要的作用,我们看到的始祖鸟化石,有一根很长的尾巴,这个特征非常像爬行动物,那么它身体上披满了现代鸟类的羽毛,从羽毛的结构来说,和我们看到的现代鸟类已经没有太大的区别,正是这样一个进步的,还有一个原始的两种形状结合在一起,才使得始祖鸟成为一种进化的一种缺失环节,所以成为当时支持达尔文进化论的一个重要根据。

  鸟类起源的研究,大概经过了这样几个阶段,从1868年最早由赫胥黎提出了鸟类起源于恐龙的假说以后,这个假说就流行了几十年,大约半个世纪;到了1927年以后,另外一种学说,称为槽齿类的起源学说,所谓槽齿类,就是说比恐龙更加原始的一种化石类群;从1973年到1985年,这是恐龙起源说的一种复兴;从1986年一直到现在,实际上是现在恐龙起源学说一种不断地盛行,就是说越来越多的化石证据支持了这样的一种假说。

  那么讲到鸟类的起源,不能不提到鸟类飞行的起源,鸟类飞行起源一般有这样两种假说,一种地栖起源,就是认为鸟类飞行,从地面奔跑起飞的,这个学说常常和鸟类起源于恐龙的学说联系在一起。那么相反的一种学说,就是鸟类飞行的树栖起源学说,认为鸟类飞行,最初阶段经过了这个树上的跳跃、滑翔,这个学说同时也是我本人和很多学者支持的另外一种观点。根据我们的研究,树栖起源学说,实际上更经得住理论推敲和化石证据的支持。所以我想我们了解过去的目的,也是为了认识现在,认识鸟类进化的将来,最后我想还是希望大家珍惜我们现代人类共有的这些朋友,鸟类,做好更多保护鸟类的工作。

  《古鸟寻踪》 (全文)

  各位老师,同学好,大家都知道,我们现在人类都非常关心鸟类,鸟类作为人类的朋友,我们鸟类学家更关注的是鸟类的现在和未来,那么对于古生物学家来说,我们更关心的是鸟类的过去,看看我们了解鸟类的过去,对我们认识鸟类的将来有没有什么启示,所以我今天主要给大家介绍的,就是鸟的起源跟鸟的演化历史。

  我们看到的第一块化石,这个右上角的化石叫始祖鸟,很多人都听说过,始祖鸟作为世界上最古老的,也是最早的一块鸟类化石,从1861年发现到现在,这块化石至今总共发现了有八件标本,但是它却是我们这个生物学里面最著名的一个物种之一。 那么始祖鸟的发现,它的主要意义在哪儿呢?因为作为第一件比较重要的鸟类化石,当时对于刚刚诞生的达尔文的进化论起到了非常重要的作用。我们可以看到这块化石,有一根很长的尾巴,这种骨质尾巴,这个特征非常像爬行动物,另外一个方面,它身体上又披满了现代鸟类的羽毛,就是从羽毛的结构来说,和我们看到的现代鸟类已经没有太大的区别,那么正是这样一个进步的,还有一个原始的两种性状结合在一起,才使得始祖鸟成为一个进化的一种缺失环节,所以成为当时支持达尔文进化论的一个重要的根据。那么下面一张图片显示的是这个始祖鸟发现的地点,德国的索伦霍芬,很多工人主要是在这种灰岩里面采集,从而发现了比较零星的始祖鸟的化石。

  那么我们研究这个化石,首先要了解一些现代鸟类的知识,那么能保存成化石的,主要是鸟类的骨骼、羽毛,鸟类的其他软组织很少保存,因此我们有必要了解现代鸟类的一些骨骼特征。这是一个现生的鸟类的骨骼,我们可以看到,现生的鸟类和其他的动物有哪些主要的区别呢?因为鸟类是一种特殊的,适应这种展翅飞翔的动物,我们可以看到,鸟类的头骨比较膨大,另外它的嘴里面没有牙齿,我们现生的鸟类,没有一种鸟类嘴里是有牙齿的,那么鸟类还有一些其他的主要特征,区别于其他的动物。首先我们可以看到,它的翅膀是一种具有很特殊的构造,翅膀上面没有爪子,另外这些骨骼出现了很多的愈合和减少的现象,在鸟类的胸骨上面,有一个很特殊的构造称为龙骨突,有点像船的龙骨,这个构造主要是附着飞行肌肉的一个地方,所以也是鸟类的一个主要特征,那么在鸟的尾巴的部位,我们可以看到,它的尾椎很短,最后的几节尾椎还愈合在一块儿,形成一个叫尾综骨的这种构造,这些特征都是鸟类所特有的。此外在鸟的脚上,我们可以看到,绝大部分鸟类,它的第一脚趾和其他的三个脚趾还形成一种对握的方式,那么这种对握脚趾的功能就是为了生活在树上,一种栖息树上的这种功能,这也是鸟类的一个特点。那么鸟类的飞行也不同于其他的脊椎动物,或者无脊椎动物的飞行方式,我们可以看到,这个图上展示的附着在胸骨上面的一个上乌喙肌,这块肌肉实际上对这个鸟类的飞行起着很关键的作用,鸟类这种肌肉的牵引方式在某种意义上,和我们熟悉的这种滑轮的构造非常相似,就是通过这样一块肌肉的拉牵和放松,引导这个鸟类的翅膀不断进行各种上下这种振动飞行,这也是鸟类飞行区别于其他动物的一个主要的地方。

  那么我们研究现代鸟类骨骼是为了了解过去,我们把最古老的鸟类,始祖鸟,和我们现代的一个鸟类的骨架摆在一起做个比较,大家就很容易的发现,它们一些的主要区别。那么这个图上涂黑的地方,就是显示这两种鸟类在骨骼方面的主要差别,我们看到现代鸟类的头骨,脑的部分不断扩大,在翅膀的部分我们可以看到,它的翅膀实际上是缩短的,另外比较锋利的一些爪子已经退化了,骨骼也变粗、变硬,这些特征都是为了辅助鸟类羽毛的需要,那么在胸骨的部分,我们可以看到一个非常庞大的龙骨突,这当然是为了飞行,那么最主要的另外一个区别就在尾巴方面,我们可以看到,最原始的鸟类,始祖鸟,它的尾巴还有23节尾椎骨,是有一根很长的这种骨质的尾杆,这种尾杆到了现代鸟类里面已经彻底的消失。

  那么大家可以看看我们现代的一些鸟类的骨架,我们古鸟类学家为了更好地了解鸟类过去的历史,我们需要有大量的这样现代鸟类骨骼的收藏。图上给大家看到的都是一些次生失去了飞行的一些鸟类,我们看到这些鸟类的骨架,可以反映它生活时期的一些基本的体型,我们还可以注意到,不会飞行的鸟类在骨骼的构造上发生很大的变化,比如它的翅膀发生了退化,另外我们看到它的胸骨上面,已经出现了一些龙骨突的退化,从而形成了一种所谓的平胸,平胸也就是飞行的肌肉退化了,那么相应的这种辅助的骨骼构造也是发生退化了。

  下面我可以让大家猜一猜,我们看到这些骨骼,大家会想到这是一种什么样的鸟类,这是一种很高大的鸟类,可以看到前肢非常退化,所以这是一种我们今天所能看到的最大的鸟类,这是非洲的鸵鸟,这个鸟类大家很容易猜到这是犀鸟,主要是它非常典型的头部特征,这些构造在化石里面都有可能保存下来。那么我们再猜一下,这个鸟类可能是什么?因为这种直立姿势的,你看到它的脚趾比较粗壮,很多特征实际上,大家通过现代的一些骨骼,就能够猜到它的一些生活类型。这张简单的地质历史图,是地质历史的一段,称为中生代和新生代的一段,我们主要是显示一下,这个鸟类演化的整个过程。从右边我们可以看到最早的鸟类,始祖鸟出现在大概1.5亿年左右,这个时期就是叫侏罗纪的晚期,大家都知道侏罗纪公园,那么第一只鸟类从侏罗纪晚期出现以后,经过了白垩纪早期的演化,到了新生代,新生代就是六千五百万年为界限,那么到了新生代的时期出现了大量的变革,很多现代鸟类的类群,我们大家所熟悉的,比如雀形目、鸡形目这样的很多鸟类类群,实际上都是从新生代才开始出现的,那么我们待会儿要讲到的,很多更早的鸟类都是发生在白垩纪,这些鸟类实际上大部分都是一种绝灭的类型,其中有些类群可能和现代鸟类有一些比较接近的关系,但是都是一些已经绝灭的分子。

  首先我还是简单讲一讲鸟的起源。那么鸟类起源的研究,我想经过了主要这样的一些阶段,大概是从1868年,最早由赫胥黎提出了鸟类起源于恐龙的假说以后,这个假说就流行了几十年,大约半个世纪,那么到了1927年以后,随着另外一个重要著作《鸟类的起源》这本书的出版,恐龙起源的学说逐渐平息下来,那么取而代之的是另外一种学说,称为槽齿类的起源学说,那么所谓槽齿类,就是说比恐龙更加原始的一种化石类群,这个类群被认为是产生了恐龙、鸟类、鳄鱼等等现代的一些主要的脊椎动物大的类群。那么基本上来说,从1973年到1985年,我们认为这是恐龙起源说的一种复兴。那么1986年一直到现在,实际上是现在恐龙起源学说一种不断地盛行,就是说越来越多的化石证据支持了这样的一种假说。那么现在看到的就是英国著名的一个生物学家赫胥黎,很多人知道,这是达尔文进化论的坚定支持者,同时他也是首先提出这个鸟类起源于恐龙学说的一位学者。这是丹麦的一位古生物学家,叫做海尔曼,他在1927年发表了一本非常经典的重要著作《鸟类的起源》。这本书里面他提出了鸟和恐龙虽然十分相似,但是恐龙因为已经十分特化,所以他认为鸟类可能不会从恐龙直接起源,而是和恐龙有一种共同的祖先,这就是说所谓的槽齿类,出现的时代可能会更早一点,就是说比侏罗纪、白垩纪还要早的三叠纪出现,这就是海尔曼的一些主要观点,这种学说从提出来以后,一直盛行了大概有半个世纪。这是现代研究槽齿类的一个复原图,就是说海尔曼想像,鸟的起源的祖先,就是这样一种四足攀岩树的一种动物,尾巴很长,四肢都是在树上爬行的,那么还没有地面奔跑恐龙的一些特化特征。

  那么从上个世纪下半叶开始,就是说鸟类恐龙起源的复兴,主要是耶鲁大学的一位教授叫奥斯特罗姆教授,这是这个学说得到复兴的一个关键人物,奥斯特罗姆教授主要研究恐龙化石的,主要是一些小型的兽脚类。他在1970年的时候,偶然的机会在一个欧洲的博物馆里面发现了一只始祖鸟的化石,这是一种非常偶然的机会,当时他在研究这些脊椎动物的时候,发现有一块被鉴定成翼龙的化石,但是经过他的仔细观察,发现里面的羽毛,因此他断定这就是另外一件始祖鸟的化石,这个化石不经意的发现,也导致了奥斯特罗姆教授,从此开始研究这个始祖鸟的化石,并且把鸟类和恐龙的关系连接到了一起。那么另外一位对于鸟类起源于恐龙学说影响较大的学者,是高蒂耶教授,这个学者,也在耶鲁大学当教授,而且是顶替了奥斯特罗姆教授的位置,所以他在1986年写出了一篇蜥臀目恐龙的单系性和鸟类起源的一种学说,用了一些现代研究系统学的分支分类学的观点,进一步肯定了鸟类从兽脚类起源的观点,因此这些工作对现在研究鸟类起源都起了重要的作用。

  下面我们简单看几点,有关鸟类起源于恐龙的一些证据,证据很多,我们不可能一一列举。这是看到的一件孵蛋的窃蛋龙类,过去认为这种恐龙是吃蛋的,后来发现这个蛋是它们自己的,所以成为一种孵蛋的证据。那么刚才讲到鸟类的尾综骨是很特有的一点特征,那么现在我们在窃蛋龙的身体上也发现了这样一种尾综骨,就是说我们在恐龙的身上发现了越来越多,这些鸟类以前认为是鸟类才特有的一些特征,这些发现实际上就间接支持了鸟类恐龙的起源假说,当然最重要的一些发现,还是来自于我们中国带毛的恐龙,我想包括这第一件长毛的恐龙化石,叫中华龙鸟。这是一件尾羽龙化石,这也是第一件身上保存真正的分叉羽毛的恐龙化石,这些化石发现,都引起了国际古生物学界很大的轰动,就是被认为是鸟类起源恐龙的学说提供了最重要的,也是最新的一些证据,这么多重要的证据就导致一些学者比如说美国自然博物馆的Mark Norell教授,他就提出恐龙没有绝灭,我们所见到的现生的鸟类都是恐龙,生活在南美的蜂鸟当然就自然而然成为最小的恐龙。

  那么讲到鸟类的起源,我们不能不提到鸟类飞行的起源,鸟类飞行起源一般有这样两种假说,一种地栖起源,就是认为鸟类飞行,从地面奔跑起飞的,这个学说常常和鸟类起源于恐龙的学说联系在一起。这就是1999年美国《国家地理》登的一张图片,我们可以清晰地看到,它把很多中国的恐龙化石,都放到了这个演化图里面,展示了一种奔跑的这样一种过程,那么这实际上是反映了一种鸟类飞行地栖说的一种最新的版本。那么相反的一种学说,就是鸟类飞行的树栖起源学说,认为鸟类飞行,最初阶段经过了这个树上的跳跃、滑翔,这个学说同时也是我本人和很多学者支持的另外一种观点。根据我们的研究,树栖起源学说,实际上更经得住理论推敲和化石证据的支持,我们介绍几个最重要的证据之一,就是来自于这种所谓爬树的恐龙。过去大家传统观念里面的恐龙都是奔跑的,都是一种快速奔跑,凶猛的恐龙。但是我们最近几年的研究发现,很多恐龙。比如说像小盗龙和树息龙,这些恐龙的个体都很小,实际上过去误认为其凶猛的一些特征,或者一些奔跑的特征,实际上恰恰是它们爬树的一些证据。那么最新的一个证据,当然是长着所谓四个翅膀的恐龙,叫顾氏小盗龙。那么这种恐龙显然是不能在地面奔跑的,因此也是一个最新的,支持这个恐龙爬树的一个证据。

  那么除了爬树的恐龙以外,我们还需要了解最早的鸟类的生活习性怎么样。因为过去大家认为,鸟的飞行是从地面起飞的,大家觉得最早的鸟类,始祖鸟恐怕也是一种地面奔跑的动物,这种实际上是认识上的一种误区,现在大家已经逐渐把这种观点纠正过来。那么我所要给大家介绍的,就是说我们有哪些证据来了解这些最早鸟类的生活习性呢?其中有一点,就是说我们可以根据这个脚爪的弯曲程度。右边这个图,大家可以看到,是一种现生两种鸟类脚爪的比较,根据这些证据我们推测,这个始祖鸟是一种实际上生活在树上的动物,那么我们还可以用一种新的手段来比较现代鸟类的生活习性,比如说我们现在讲到,鸟的脚趾的比较,我们大家看一看,左右两只脚,我们看到在树上生活的鸟类,它的脚趾往远端是逐渐变长的,那么恰恰相反的是,在地栖的鸟类来说,往往靠近端的一些脚趾比较长,而靠远端的比较短,这实际上是身体重心的变化,因此任何一种动物类的生活习性,或功能也好,实际上和它的结构都是相对应的,只是我们认识的程度深浅而已。所以我们根据这样一些特征,就可以推测一些早期鸟类,包括最早的鸟类,以及我们国家发现的孔子鸟的生活习性都是以树上生活为主的。我们右边可以看到这个孔子鸟的脚爪保存了很精美的这个脚趾的鞘,我们还发现它脚趾弯曲的程度和现代树栖的鸟类是一致的。那么另外一些支持早期鸟类爬树的一些证据,可能还来自于它的翅膀上面,我们讲到现在鸟类翅膀已经退化了它锋利的爪子,但是在这个早期的鸟类里面,仍然保留了这样一些原始特征,比如说左边这个图上我们可以看到,这个孔子鸟的翅膀上,还有非常发达的爪,那么这种爪的功能我们认为,实际上也是为了辅助爬树的需要,那么从这个化石演化的序列来说,我们可以看到这样一种趋势,比如从左到右。我们可以看到从最原始的鸟类,一直到现生的鸟类,我们可以看到这个手爪不断退化的一种过程,这种退化的过程我们认为是。从另外一个方面反映了鸟类逐渐减低用手爪爬树这样一种功能变化,因为随着脚的爬树功能的逐步完善,它手的功能就逐渐向这种纯粹的飞行方面去发展。那么我们可以看到现代生物的一种例子,这就是一种麝雉,这样一种动物,它在幼年的时候,手上还保存了两个手的手爪,这个手爪恰恰也是为了爬树需要,因此我们认为这种动物现代的一些生活习性,在某种意义上反映了鸟类的祖先或者说鸟类祖先在晚侏罗世,到白垩纪的时候,它们一些生活的影子,我们从现代鸟类身上可以看到。

  那么讲到鸟类起源,飞行的起源,我们不能不提到鸟类羽毛的起源,过去认为羽毛起源是和鸟类飞行完全相对应的,那么现在我们在恐龙的身体上发现了很多不同类型的羽毛,所以又提出了一些新的假说,认为羽毛这种起源和分化。实际上最初和飞行并没有本质的关系,我们可以看到,它是一种加长的鳞片。比如从分叉到产生羽轴,这样一种新的模型,和我们过去认识的羽毛的起源有所不一样。另外羽毛起源的功能变化也和我们过去了解的有所区别,现在我们在比较古老的或者比较原始的这样一种中华龙鸟,实际上是一种恐龙身体上发现这样的羽毛,那么这种显然不是为了飞行。因为中华龙鸟是一种地上奔跑的动物,我们认为这样一种羽毛,最初可能是和装饰、保温,甚至其他的一些功能相关的,那么到了一些爬树的恐龙,这种羽毛又被用于这种平衡,在树间爬行的平衡作用。那么只有到了真正的鸟类里面,羽毛才用做这样一种飞行,当然这种假说都是基于我们对带毛恐龙的研究。

  那么我们刚才讲了很多重要的证据,支持鸟起源于恐龙,鸟类飞行的树栖起源的学说,那么实际上我们的学术研究,永远是充满争论的,这也是我们人类继续研究的一种根据。那么这里面有很多问题,我们还并不是太清楚,对现有的理论有什么澄清,都需要我们以后进行研究。比如说在翼龙的身体上发现了这样一种毛状物,我们称为带毛的翼龙,这种毛状物和羽毛的关系怎么样,我觉得还是一个有待考虑的问题,它和中华龙鸟身体上这种毛状的构造,是不是属于一种同样的结构,还是完全不一样的东西,如果这个东西和中华龙鸟身上的这种毛状物是一样的话,那么我们可能认为,羽毛的起源远远超出了这个恐龙的范围,很可能在更早的初龙类动物中,就已经开始出现,但是这些问题都需要进一步的研究。第二个问题,就是说我们在发现一种晚三叠世就是更早期的一种初龙类动物,在它的身上发现一种非常奇特的这种加长的鳞片,最近有人发表文章认为,这种鳞片和羽毛是一种同样的构造,因此认为这个羽毛,实际上在初龙类里面已经出现,当然很多学者提出观点反驳这种观点,认为这只是一种皮膜,和羽毛实际上是不属于同一性质的构造,但是这些问题显然都是大家今后需要进一步争论的问题,同样我们发现了很多长羽毛的恐龙,这些长羽毛的恐龙被认为是这个鸟类起源恐龙的重要证据,同时还有少数学者现在发现,这些很多的我们认为是长羽毛的恐龙,它们可能本身不是恐龙,而是已经失去飞行的鸟类。换句话说比如说尾羽龙他们认为这种属于窃蛋龙类,这一类的化石,认为是“中生代的几维鸟”或者是“中生代的鸵鸟”。因为从祖先是会飞行的鸟类。那么到了它们这个阶段,由于一些生态环境的变化,重新失去了飞行,身体变大,所以又变成了这种和现代的,我们看到的大型的不会飞的鸟类一样的动物,那么我们可能还需要了解,鸟类最早的祖先究竟应该什么时候开始出现。我们知道,一亿五千万年的始祖鸟是最早的鸟类,但是始祖鸟已经比较特化,我们知道,还可能有更早鸟类的祖先出现。那么早多少年我们并不清楚。这是最近一两年刚发表的一篇文章,报道了阿根廷晚三叠世鸟的脚印,我们可以看到这个展示鸟的脚趾对握的一种类型,是不是真正的鸟类的脚印,还是一种恐龙的脚印,我们都不是很清楚。就是说还有很多疑难的问题,需要我们进一步地了解。

  好,前面我们讲到了很多关于鸟的起源问题,飞行起源问题,以及存在的一些问题,下面我想还是具体给大家看看,讲一讲真正的鸟类演化的一些历史。这个图大体上反映了一个鸟类演化的一个过程,我们可以看到这个图上标志的反鸟,这是鸟类在早期辐射产生的一个重要的类群。

  那么到了新生代的时候,现代的鸟类各种类型开始出现,产生了大的辐射,形成了今天九千多种这种鸟类的一种格局。那么反鸟化石的发现首先在一些其他国家,比如说西班牙有所发现,这是西班牙我们1992年发现了两种鸟类的化石,大家看到这种骨骼,并不算十分完整,但是对于鸟类化石来说,应当说这已经相当不错,因为鸟的化石一般来说是相对比较难以保存的,那么中国的鸟类化石发现,实际上是一个奇迹,因为我们国家发现这些鸟类化石的数量、种类,无论是化石种类数量还是保存方面,实际上都比世界上其他任何一个国家,甚至其他国家这些化石加起来还要强很多倍,这是我们很幸运的一种发现。那么其中1987年一个老乡发现了一块化石,后来被命名成中国鸟,这实际上是辽宁发现最早的一块化石,当然到了1992年,这块化石由我国的学者饶成刚和美国的Paul Sereno发表在美国的《科学》杂志,当时就引起了比较大的轰动,这块相对比较完整的鸟类化石,已经具有鸟类的一些很进步的一些特征,但是也是属于反鸟类。那么从1992年我们又在朝阳波罗赤发现了更多的早期鸟类化石,这是其中一件被称为华夏鸟的鸟类化石,大家可以看到,这个化石比中国鸟更加完整,但是也是属于中生代最重要的一种绝灭类型,就是说反鸟类的鸟类化石,除了主要在我国的辽宁地区发现以外,在其他地方也有一些零星的发现,比如说在内蒙就发现了这样一个不完整鸟类的骨架,有趣的是这个骨架最早发现的时候,大家并没有把它认出来是鸟类,也把它当成了翼龙。大家可能知道,翼龙是一种飞行的爬行动物,它和鸟类没有很近的亲缘关系,因为它也是适应飞行,所以它有些可能骨骼特征和鸟类十分相似。大家也知道,我们没有特别完好的化石的时候往往会发生这样的错误,当然这篇稿子寄给审稿人去审的时候,后来别人指出了这是一个鸟的化石,所以发表的时候,大概是发表成了鄂托克鸟,但是最初几年,大家还以为这是一只翼龙的化石。

  那么河北发现的最重要的一块鸟类化石,就是上面展示的叫原羽鸟,这个化石实际上是我们刚才说的,这个反鸟类的最原始的代表,所谓最原始的反鸟,我们要指出的一点,它尾巴羽毛的构造十分有趣,我们可以注意到,它这个羽毛的分叉,并不是完全的分叉,换句话说,这种羽毛的构造,类似于条带状的羽毛构造,它只是在远端才出现了这种分叉的现象,那么在近端,还是一种比较融合的条带构造,这种构造很像一种加长的鳞片,所以这个文章在Science《科学》杂志发表的时候,被认为就是说提供了鸟类羽毛和爬行动物鳞片之间这种演化过渡的一种化石证据。那么在辽宁,我们还发现了一种所谓中生代最小的鸟类,辽西鸟,这种最小实际上是要打问号的,因为我们知道,这是一件幼年的个体,我们看到它的头骨比较大。另外我们可以根据它的一些骨骼上面的特征,骨化程度的深浅,我们可以判断,这是一只没有长大的鸟类,同样这也是我们刚才提到的反鸟类。那么反鸟类大部分生活在树上,还有一些其他特殊生态类型的反鸟类。我们这个图上看到的长翼鸟,就是我们2000年发表的,应当说是可靠的,知道它是生活在水边的反鸟类化石,我们可以看到,右边这个化石,它的嘴很长,吻很长,另外嘴里面有很密集的牙齿,当然顾名思义,长翼鸟表明它的翅膀也很长,所以通过这个化石,我们可以了解到,反鸟类这个鸟类的类群,在早白垩世出现了已经很多的分化,很多这种适应不同的生态环境。那么这就是发现长翼鸟的发现地点,辽宁朝阳上河首,我们后来从这个化石地点经过多次考察,也发现了很多其他类型的鸟类化石。

  下面我们给大家介绍一下中生代时期,这个黄色的框所代表的今鸟类。所谓今鸟,也就是说和现代鸟类关系更接近的一些类型,换句话说,我下面要给大家看的这些化石,它们在特征上已经更加进步,飞行的能力和我们现代所知道的鸟类更加相似,就是它们在中生代的时候,还处于一种并不最重要的位置,但是恰恰是这个并不显眼的角色,到了新生代以后,开始了大的发展。那么最早的今鸟发现不是在中国,而是在蒙古。我们可以看到,1977年发现的一块今鸟的化石,非常破碎,当然它的一些重要特征,比如说胸骨上面的龙骨突已经十分发达,还有一些其他的特征,都表明这是一种很进步的鸟类。那么我们国家最早的一件,重要的发现是1982年发现的,但是我们根据这些特征可以推测,这已经是一种比较进步的鸟类,而且是一种生活在水边的一种早期的今鸟类化石。那么今鸟类化石大部分是生活在水边的,根据我们现有的知识。那么我们这里看到的燕鸟是我们发表的,另外一种比较进步的鸟类,更为有趣的是我们还发现了它食性的一些证据,除了它比较加长的吻端,以及比较密集的牙齿之外,我们在它的胃里面还发现了鱼的残骸。比如说鱼的鳃盖骨,鱼的肋条和鱼的脊椎骨,根据这些直接的证据,我们就可以推测,这种鸟类确实是主要以鱼类为生的,这种证据恰恰也验证了我们以前对这种鸟类生活在水边的一种推测,因为我们过去对这种鸟类的生活习性更多的是依赖于骨骼的特征或者说是一种间接的证据,那么现在我们获得了这种直接的证据,所以很大程度上,是验证了我们提出的这种鸟类生活习性的一种假说。当然说到这个燕鸟,就不能不提一下所谓的“古盗鸟”,这是好多人听说过的,就是说人为拼接的一块化石,这块化石当时在美国《国家地理》杂志发表以后引起了轰动,后来又导致了很大的麻烦,因为这块化石是由一块鸟的身体加恐龙的尾巴拼接而成的。今天我们对“古盗鸟”的认识已经比较完全,换句话说,我们知道这个“古盗鸟”是经过中国一位农民把一个鸟类的身体,这个鸟类就是燕鸟,吃鱼的燕鸟,加一个爬树的恐龙,那就是小盗龙的尾巴拼接而成的,这是一件很遗憾的事情,我觉得也是一种科学的教训。

  那么除了我们刚才讲到的这个反鸟和今鸟以外,在中生代,在中国还发现了另外一些比较原始的鸟类,我们把它称为基干鸟类,所谓基干鸟就是说在鸟类的演化树上面,它处于一种比较基干的位置上面。下面我们要看到的这些鸟类化石,它和最早的鸟类,始祖鸟,更加接近,它还有一些更加原始的形态特征,刚才提到的这个孔子鸟实际上就代表了这样一种类型,就是说它在特征上,比我们所知道的反鸟和今鸟都更加原始。那么这是发现孔子鸟的一个重要的化石地点,辽宁北票的四合屯,同时这个地点还发现了很多其他的重要的鸟类化石,和恐龙化石。孔子鸟的发现当时也引起了大家的关注,其主要意义在哪?在于孔子鸟的这个牙齿已经完全退化。我们知道很多早期的鸟类,嘴里面都是保存牙齿的,这还是爬行动物的一个特征,那么孔子鸟代表了这样第一件就是出现了角质喙的鸟类。因此《发现》杂志在1996年的时候,就把这个评为一百条重大新闻,介绍的标题就是《从牙齿到喙》,这是我们国家孔子鸟发现的一个最重要的意义。那么我们最近2000年发现的,另外一个比较原始的鸟类,我们把它命名为会鸟,这实际上是早白垩世最大的鸟类。通过右边三种鸟类翅膀的比较,会鸟、始祖鸟、和孔子鸟,做一个翅膀长短的比较,我们可以看到,这个鸟类比始祖鸟的个体还要大很多,但是比孔子鸟还要大得更多,这实际上就说明到早白垩世这个时期,鸟类不光在形态,生活习性,系统发育方面出现很大分化,在它个体的大小方面也出现了很大的差异。那么这一件比较完整的会鸟标本,我们可以看到,它的翅膀上还保存了爪的构造,另外它的尾巴,但是已经十分缩短,这一点特征已经和其他进步的鸟类非常相似。

  那么我们国家最近发现了最重要的一件鸟类化石,实际上是被称为热河鸟的这样一个长尾巴的吃种子的鸟类,这个鸟类的主要意义,我想集中在这两个方面,第一 我们可以看到它的尾巴很长,这实际上是除了始祖鸟以外,保存完整尾巴的第二件鸟类化石,当然也是我们国家发现的最原始的鸟类,这样一个长长的尾巴也有些恐龙的特征,所以从某种意义上,也间接支持了鸟类起源于恐龙的假说。那么另外一方面,它的胃里面保存了大量的种子,表明这是第一件比较具有可靠证据的吃种子的鸟类,在中生代的鸟类里面,这也是第一次这样重要的发现。那么我们可以更靠近一点看到这个种子,这种大概不足一公分直径的种子化石,但这些种子属于什么样的植物,我们还期待着古植物学家去详细地研究,我们现在还不敢下定论。我们想说的就是说,这种适合吃种子的鸟类,在它的骨骼方面也出现了很多特化现象。 这当然是艺术家对这个鸟类的一种复原,我们用的是银杏,但是我们并不肯定这种鸟类吃的就是银杏的种子。

  那么根据以上这些大的发现,我们可以画出这样一种谱系图,就是可以发现由恐龙向鸟类过渡过程中,我们国家的很多化石,前面有一个黑方块的这些化石,都是发现在我们国家的辽西地区,我们可以看到,每一个重要鸟类类群,在鸟类的系统树上都占据一个位置,比如说热河鸟,就占据了仅次于始祖鸟这样一种原始的位置上面。那么我们更进一步地说,比如说靠上面的这种燕鸟,就和现代鸟类的关系更加接近,这是通往现生鸟类的一种过程。

  鸟类进化到目前为止,我们讲得都是比较早的。那么我们现在讲一点比较靠近一点的,那就是晚白垩世的鸟类,晚白垩世就是说距今不到一亿年的鸟类,其中最著名的两件,实际上在19世纪就已经发现,一个是叫黄昏鸟,一个叫鱼鸟,黄昏鸟是一种水里潜水的鸟类,那么鱼鸟是在天空飞行能力很强的,以鱼为生的鸟类,这两种鸟类认识时间很早,一直是我们了解中生代鸟类的两件主要的代表。那么这是黄昏鸟的一个骨架,还有它的一些复原,这是一种潜水鸟类,大家对这种鸟类研究了有一百多年,有了一些新的化石,所以我们才认识到,在中生代不仅仅存在这样几种鸟类。

  下面我想简单地给大家再讲一讲,六千五百万年以后,鸟类的演化是怎么样一个过程。实际上六千五百万年以后,所谓新生代鸟类的演化,新生代被认为是哺乳动物的时代,但另外一个方面实际上也是鸟类的时代。那么新生代鸟类演化的另外一个特点,就是说除了飞行的鸟类以外除了生活在树上,生活在水中的鸟类以外,还有一些鸟类又重新回到了它们祖先的状况,换句话说就是说变成了次生的,不会飞的鸟类,这个大概从四千万年前就开始出现,当时在那个时期就出现了一种称为不飞鸟的这样一个化石,在西欧、北美,我们地质历史上称为始新世的时候,这种化石可以达到2.1米高,实际上很多人认为,就是说随着恐龙的灭绝,在中生代末期恐龙灭绝后,留下了很多大片的空间,这些空间为鸟类占据很多这种生态环境提供了一种机会,所以很多鸟类,它如果不飞行的话,实际上飞行是一种非常耗用能量的一种运动方式,所以如果有可能的话,它就懒得起飞,所以就出现了很多这种鸟类从会飞行,到后来又不飞行的这种现象,在中生代鸟类演化历史上有很多很多这样的例子,我只是跟大家列举几点比较特殊的例子。那么到了距今三千万年的渐新世,有一个重要的代表称为曲带鸟,这是在南美发现的。左边是它的复原图,右上角我们可以看到,这个鸟和人的一个比较,这个化石可以达到1.5米高,就是说在不同的进化时期,都出现了一些不同的类型。这个图片显示的实际上是地球上最高的鸟类,象鸟,可以达到三米高,五百公斤重,这个化石是生活在马达加斯加,绝灭的时间大家注意一下,实际上1700年左右,我们知道在人类生活的时期,这种鸟是存在的,但是这种化石的灭绝是由于我们人类导致的。那么由于我们人类而导致灭绝的另外一种鸟类,是恐鸟,这是世界上实际上出现过的最大的,也是最重的鸟类,可以达到3.5米高,很遗憾大家可以看到它灭绝的时间,大概是19世纪的时候灭绝的,当然我们现在看到的主要就是博物馆里的骨骼,以后能不能把这种骨骼通过它的一些基因人为复原出一些活生生的恐鸟来,我想还是有这种可能性的。那么因为人类而灭绝的鸟类还不仅仅有以上这些,我们大家可能很多人都听说过渡渡鸟,就是生活在毛里求斯岛上的这种鸟类化石,也是因为人类的到来,才导致这种鸟类的灭绝。所以我想我们了解过去的目的,也是为了认识现在,认识鸟类进化的将来,最后我想还是希望大家珍惜我们现代人类共有的这些朋友,鸟类,做好更多保护鸟类的工作。

  问:周博士,我前些天看过您写的一篇文章,就是发表在国内的好像《科学通报》上,关于鸟类起源。您今天讲得很多,其中有一点我想问的是,今天您没说,鸟起源于恐龙,那么在您的文章里说,是起源于腔骨龙类,对吧,是虚骨龙类。我们有时候把它叫做腔骨龙类,那么这个起源里头有两个问题我想问您一下,第一个问题,因为发现腔骨龙基本上是跟始祖鸟在同一个时期的,那么在同一个时期,它怎么就能演化到始祖鸟,这中间是个怎么样的过程。第二个方面就想问一下,这个腔骨龙类,因为它很显然前肢是越来越长,应该是,那么鸟类是越来越短,那么从长到短这个演化当中,它是怎么样一个过程,这个想问您一下。

  答:第一个问题就是说时间的问题,比如说我们研究人类起源,你可能说不能到非洲找大猩猩,我们是从猩猩来的,但是我们可以说,我们有共同的祖先,就是说我们要几百万年找人类的祖先,那么再到一千多万年,我们可以找到人和猩猩的共同祖先,我们现在最多谈论的是,我们和猩猩的关系,可能比我们和大象的关系要接近一点,这就是我们研究化石,现在经常关注的一点,实际上这是因为化石不完整导致的,就是说鸟的起源从恐龙起源,这是我们现在比较流行的学说, 但是这些虚骨龙类,实际上它最早的记录和最早的鸟类生活的时间是差不太多,比如说这个美颌龙和始祖鸟就生活在同一个时期,当然鸟类不可能从这种恐龙来,显然是从更早的这种恐龙祖先来的,但是由于化石记录不完整,我们并不了解,这个也被多反对恐龙学说的人拿来作为证据,因为他觉得这么长的时间可能会发生很多的变化,假如说鸟类从两亿年就起源的话,那么到一亿五千万年,这几千万年之间可能发生很多的变化,但是我想从这种亲缘关系的角度来说,我想这个没有什么问题,就是说我们知道,鸟和恐龙的关系很接近,但是鸟类真正的祖先,我想我们还需要等到更古老的化石证据。第二个问题,就是说手指变长、变短的问题。这个实际上也是一个很有趣的问题,过去大家觉得,虚骨龙类是因为奔跑,所以手是越来越短的,那么现在我们发现实际是不一样的,有些恐龙实际上手指是在变长的,变长的目的是非常明显的,就是为了爬树,那么最早的一些鸟类,实际上手指是比较长的,那么后来为什么又变短了呢?变短的目的实际上是为了飞行,而不是爬树,实际上就是说发生了一些功能的转变,就是说当它的祖先飞行能力不是很强的时候,它需要爬树,需要借助这个前肢爬到树上滑行,那么后来就是说,随着脚的树栖能力的加强,飞行能力的加强,手的爬树作用在减弱,那么飞行的功能成为一种最主要的目的,实际上把手从爬树的这个需要中解放出来,所以才发生了这个手指后来又相对变短的这样过程,但是后来很多滑行的鸟类,前肢或者手也可能会很长,就是说任何一种变化实际上都是随着环境的变化跟它的适应相对应的,没有一种绝对的规律,说一定变长。变长,变短,实际上都是和环境相协调的。(来源:cctv10《百家讲坛》栏目) 
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