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恐龙图鉴:揭示恐龙演化之谜

时间:2023-11-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:然而,正是这些恐龙的发现使古生物学家对恐龙向鸟类演化过程的理解发生了“偏差”。到此,所谓的“时间倒置论”被推翻,关于鸟类恐龙起源假说的争议暂时得以平息。它被命名为“泥潭龙”。但是,一直以来,因为化石证据和已有资料相互矛盾,人们始终对鸟类和兽脚类恐龙半月形腕骨的同源性存有质疑。

恐龙图鉴:揭示恐龙演化之谜

鸟类起源于恐龙的假说从重新兴起到占据主流只用了短短几十年的时间。尤其是最近20年来,人们对于中国辽西地区出土的长有羽毛的恐龙和早期鸟类化石的研究取得了堪称里程碑式的进步。但是,层出不穷的学术理论和化石证据在稳固了恐龙起源假说主流地位的同时也产生了不少其他问题。

目前在中国发现的几种长有羽毛的恐龙的化石

一、化石证据的“反向演化”

我们从之前的介绍中可以得知,鸟类的恐龙起源假说认为鸟类是从小型兽脚类恐龙中的手盗龙类发展而来的。古生物学家把手盗龙类划分为驰龙类、窃蛋龙类、镰刀龙类、伤齿龙类等几大类群。这些类群的代表生物类型(即上图中的长有羽毛的恐龙)在中国的辽西地区都有发现。

然而,正是这些恐龙的发现使古生物学家对恐龙向鸟类演化过程的理解发生了“偏差”。在这里,我们要先了解国际学术界对恐龙向鸟类演化的特征的界定(见右图)。

按道理,以上这些形态变化是恐龙向鸟类演化时必然会经历的过程。在古生物学家发现的化石证据中,演化顺序最接近鸟类的是伤齿龙类和驰龙类。但是,这两类恐龙身上却出现了许多“逆向演化”的特征,朝着兽脚类恐龙的形态发展。简单来说,这种现象和“返祖”相似。

这种和常识相悖的研究成果不仅让许多古生物学家感到困惑,还大大增加了恢复恐龙系统演化历程的难度。

二、混乱的特征分布

很多古生物学家认为驰龙类中的某种小型恐龙是鸟类的先祖,但也有不少人觉得伤齿龙类才是和鸟类亲缘关系最近的族群。除此之外还有一些其他的假说,在这里我们就不一一列举了。

你可能会想,出土的化石那么多,如果想知道哪类恐龙和鸟类关系最近,直接研究化石就可以了。然而,事情并没有这么简单。古生物学家在研究了几类恐龙的化石后,愕然发现这几大类群的特征分布实在有些杂乱:伤齿龙的脑颅形态接近早期鸟类;驰龙类的脑后骨结构与鸟类相似;窃蛋龙类的某些特征与恐龙大相径庭,却和鸟类差不多……

伤齿龙头骨

驰龙头骨

窃蛋龙头骨

对古生物学家来说,分析古生物的特征分布模式是一项非常重要的工作。可是,眼前手盗龙类东一榔头西一棒槌的特征分布模式却让他们无从下手。

三、意义非凡的中国猎龙

2002年6—7月,中、美、加3国十几名古生物学家在辽宁省北票市发掘出了张氏中国猎龙化石。

中国猎龙头骨化石

中国猎龙化石(www.xing528.com)

经过研究,古生物学家发现,中国猎龙体形娇小,身长不超过1米,是白垩纪早期的小型伤齿龙类。他们将中国猎龙和特意选取的40多种恐龙放在一起,认真分析了它们全身上下200多个形态特征,发现在传统分类上一些本应属于鸟类的特征在这些恐龙身上也有体现。

中国猎龙身上出现的鸟类特征

从某种意义上讲,中国猎龙是连接恐龙和鸟类的一个不可或缺的环节。不管是对鸟类起源还是对恐龙的系统演化来说,中国猎龙都是非常重要的发现。

四、“时间倒置论”的解决

20世纪90年代是长有羽毛的恐龙化石和古鸟类化石发现的井喷年代。众多化石的发现为恐龙起源假说提供了有力的支持。但是,问题很快又出现了。这些化石的埋藏年代普遍为白垩纪早期,但当时已发现的最早鸟类化石却是在侏罗纪晚期。两者时间上的冲突让鸟类恐龙起源假说的反对者掌握了攻击假说的武器。同时,在当时人们还没有在更加古老的地层中发现近似鸟类的恐龙化石的痕迹。因此,鸟类恐龙起源假说的地位一度摇摇欲坠。

2009年,古生物学家在辽宁建昌发现了位于侏罗纪中期地层的长有羽毛的恐龙化石——郝氏近鸟龙(Anchiornis huxleyi)化石。经测定,郝氏近鸟龙远比当前发现的最早的鸟类还要年代久远。到此,所谓的“时间倒置论”被推翻,关于鸟类恐龙起源假说的争议暂时得以平息。

五、“手指同源”与新假说

鸟类“手指同源”是进化生物学领域最具有争议性的问题之一,对许多古生物学家造成了困扰。

最早的兽脚类恐龙手指数目和人类的一样,均为5根。传统研究认为,在向鸟类演化的过程中,兽脚类恐龙的手指由5指演化成3指,最外侧的两根手指退化消失,只剩下内侧的3根手指。这种演化也叫“外侧退化模式”。

不过,现代发育生物学却显示,虽然鸟类保留了3指,但消失的应该是最外侧和最内侧的两根手指才对。

就这样,古生物学和发育生物学的研究在“手指同源”问题上产生了分歧。

2001年,科研人员在中国新疆发现了一具十分特别的恐龙化石标本。它被命名为“泥潭龙”(Limusaurus)。经过研究,古生物学家惊奇地发现,泥潭龙长有4根手指,其中第一指严重退化。这表明恐龙手指的退化模式可能远比人们想象得复杂许多。

2009年,古生物学家徐星结合现代发育学提出了“外侧转移”的新假说来解释鸟类手指的演化。如果这个假说被证实,那么古生物学和现代发育学长久以来的矛盾冲突将得到解决。

六、半月形腕骨的新假说

鸟类和兽脚类恐龙都存在半月形腕骨。它是支持鸟类起源于恐龙假说的重要证据。但是,一直以来,因为化石证据和已有资料相互矛盾,人们始终对鸟类和兽脚类恐龙半月形腕骨的同源性存有质疑。

2014年,中国古生物学家徐星等人发表文章,提出了有关半月形腕骨的新的同源假说。他们认为,半月形腕骨在不同演化阶段由不同腕骨构成,位置会不断变动,由腕部内侧逐渐转移到外侧,并最终形成典型形态。文章还提到腕骨位置的变化跟鸟类翅膀演化是分不开的,认为这是由兽脚类恐龙手部折叠功能演化导致的。

徐星等人的观点并不是空口无凭。数年间,他们研究了许多兽脚类恐龙的腕部结构,并将恐龙的腕骨和古鸟类与现生鸟类的腕骨进行比较,才提出了该假说。

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