始祖鳥,是鳥綱始祖鳥科始祖鳥屬(食蟲類:Archaeopteryx)動物的統(tǒng)稱。始祖鳥生活在大約1.5億年前的中生代侏羅紀時代。19世紀末至21世紀初,它被普遍認為是最早及最原始的鳥類,但隨著比其更古老,構(gòu)造上也比其更接近現(xiàn)生鳥類的古鳥類被發(fā)現(xiàn),古生物學家已多不再將始祖鳥視為現(xiàn)生鳥類的共同直系始祖。始祖鳥分布于歐洲,在侏羅紀時代,始祖鳥生活的歐洲位置為溫暖海洋中的熱帶島嶼,緯度與今天的佛羅里達州接近。
始祖鳥主要棲息于干旱的島嶼上,島嶼上的植物主要有低矮的灌木組成。體型大小如鴉。體長約0.5米,體重在311-510克之間;始祖鳥體色可能呈黑色或僅翅膀呈黑色。體被兩側(cè)對稱的羽毛,有長而有力的腿。雖然其可能不具備飛行或樹上棲停的能力,但可以地面行走或奔跑,且具有在樹枝間的滑翔能力。它們?yōu)槭橙鈩游铮嬖谕懫ば袨椋铱赡転?a href="/hebeideji/834262867234633550.html">晝行性動物。其生長速度較慢,可能不是典型的“溫血動物”。
始祖鳥作為既像鳥又像爬行類的動物,具有重要的科研價值,首先它們是鳥類從爬行類的一只進化發(fā)展而來的有力證據(jù),其次,對始祖鳥等古鳥化石的研究關(guān)系著鳥類起源于哪一種爬行類的問題。1985年,中國當代詩人舒婷發(fā)布了一首關(guān)于始祖鳥的詠物詩,它用始祖鳥的形象比喻那些在社會進化過程中對歷史產(chǎn)生過積極影響,造福、蔭庇后人的先祖先行,并借始祖鳥歌唱了那些英雄們。此外,始祖鳥(ARC TERYX)是加拿大知名的戶外品牌,其名字和商標圖案便來源于始祖鳥及其化石形象。
起源演化
始祖鳥生活在大約1.5億年前的中生代侏羅紀時代。
關(guān)于始祖鳥的起源,科學家們提出過許多觀點:19世紀中葉,阿道司·赫胥黎最早提出鳥是由虛骨龍類動物演變而來,且始祖鳥的化石被挖掘后,他更深信了鳥與恐龍的親密關(guān)系,在其論文《論始祖鳥》中指出,始祖鳥的骨盤與許多恐龍雷同,腳部也與美頜龍屬極為相似,他提出“始祖鳥是最像爬行綱的鳥,介于平胸鳥與恐龍之間,而恐龍則是最像鳥的爬行動物”。古生物學家馬許支持其觀點,并進一步指出細顎龍可能就是始祖鳥的親戚。
1906年,南非古生物學家布洛姆認為鳥類起源于原始的槽齒類爬行動物,且槽齒類被認為不僅是鳥類而且是包括恐龍在內(nèi)的多數(shù)爬行動物的祖先,在他看來,恐爪龍和獸足類恐龍都太特化,不可能是鳥類的直接祖先,其他類中的偽鱷類是鳥類更合適的祖先,其認為始祖鳥可能是某種未知物種的直系后代,這種生物可能是類似于派克鱷(Euparkeria)的假鱷類動物。
1969年,耶魯大學恐龍學家奧狀斯教授發(fā)現(xiàn)了一種新的獸足類恐龍化石,命名為“恐爪龍”,發(fā)現(xiàn)恐爪龍與始祖鳥有很多相似之處,并認為赫胥黎觀點很有價值,這使得沉寂了一段時間的鳥的起源問題再次成為科學界的焦點。但同時,也有人提出反對意見,認為恐爪龍與始祖鳥在地質(zhì)年代不屬于同一時代,它們很可能是平行進化或平行發(fā)展的,所以恐爪龍不一定是鳥類的祖先。
19世紀末至21世紀初,始祖鳥被普遍認為是最早及最原始的鳥類,但隨著比其更古老,構(gòu)造上也比其更接近現(xiàn)生鳥類的近鳥龍(Anchiornis)、曉廷龍屬(Xiaotingia)和曙光鳥(曙光鳥屬)相繼被發(fā)現(xiàn),始祖鳥在鳥類演化學上的地位已經(jīng)動搖。古生物學家已多不將始祖鳥視為現(xiàn)生鳥類的共同直系始祖。
命名與分類
始祖鳥的學名“Archaeopteryx”是德國古生物學家邁雅(Meyer)于1861年所命名,名字的意思是“遠古有翅膀的動物”。它們還有一個有個共同的名字“Urvogel”,德語意思為“原始的鳥”。
關(guān)于始祖鳥是否歸屬于古鳥類曾有爭議:在1863年德國巴伐利亞州灰?guī)r組清晰的羽毛化石發(fā)現(xiàn)之前,由于始祖鳥缺少用于附著飛行肌肉的龍骨狀胸骨,且其具有牙齒、爪子、長尾骨等許多小型恐龍的骨骼特征,但缺乏減輕體重的空心骨骼,故一些古生物學者曾試圖將始祖鳥歸入地面行走的的某種小型恐龍。且始祖鳥與其近親:非鳥手盜龍類十分相似,例如其骨骼結(jié)構(gòu)、腦部結(jié)構(gòu)等,相似到一些專家認為始祖鳥更可能是那些手盜龍類的某一類群的成員,而并非真正的鳥類。
但包括美國鳥類學家費都加(Feduccia)在內(nèi)的許多鳥類學家認為始祖鳥表現(xiàn)出來的第一趾與其他趾的對握,叉骨的出現(xiàn)以及向后延長的趾骨,感覺像是鳥。且最終將始祖鳥劃分到鳥類家族中,主要是由于其羽毛在顯微鏡下每一條細小的“毛發(fā)”上,會有很多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)枝杈縱橫,且有鉤狀物相連,而這些特征只有鳥類才有,由于始祖鳥具有此特征,故其被劃分為鳥類家族的成員。
然而,也有觀點認為“所有的鳥類都是恐龍,但并不是所有的恐龍都是鳥類”,故始祖鳥是恐龍,且能將始祖鳥定義為鳥類的特征——羽毛、叉骨和三指的手,也在非鳥獸腳類恐龍中發(fā)現(xiàn)了,故能否將始祖鳥定義為鳥類,應(yīng)看其是否為與演化樹中通向現(xiàn)代鳥類的分支上,因此他們認為始祖鳥僅是眾多有羽毛的小型獸腳類恐龍之一。
形態(tài)特征
體型
始祖鳥體型大小如鴉。從頭到腳相當于人的一腳長,體長約0.5米,體重在311-510克之間;由于始祖鳥的一片翅膀被認為呈黑色,所以科學家推測其體色可能呈黑色或者其僅翅膀呈黑色。
與現(xiàn)代鳥類相似的特征
始祖鳥可能像一些現(xiàn)代鳥類一樣頭部裸露,但也可能是其頭部羽毛沒有保存在化石中;體被兩側(cè)對稱的羽毛,且羽毛還有分化,分為飛羽、次級飛羽和絨羽,且初級和次級飛羽的羽毛具不對稱的結(jié)構(gòu),羽軸粗壯并略彎曲,初級飛羽表面覆蓋有覆羽;頸椎和背椎具充氣現(xiàn)象,可容納頸氣囊和腹氣囊的分支;前肢已成翼且翅膀較小,期翼翅展開約有45厘米;骨盤為“開放式”;后肢具四趾,三前一后;大腦較爬行綱更大,但較同等體型的鳥類要小,但其中“五臟俱全”,其腦部結(jié)構(gòu)具有負責運動的小腦半球發(fā)達、膨大的視覺中心以及內(nèi)耳;且有適應(yīng)飛行的神經(jīng)系統(tǒng)。
與現(xiàn)代爬行類相似的特征
始祖鳥的骨骼中空,顱骨保留了很多爬行動物的特征,包括上、下頜具齒,牙齒間具齒間板,具有未愈合的眶后骨和鱗骨;胸骨較小,未骨化;脊骨也與爬行動物一樣可以彎曲;有三個分開的指骨,指端具爪,爪呈圓錐形,基部較寬,像被側(cè)壓的樣子;羽毛下與爬行動物相似的尾甚長(尾椎為21-23枚),手指指節(jié)骨的指式為2-3-4,腳趾不對握;前后肢長度近等長;肋骨無鉤狀突;尾巴骨骼愈合為尾綜骨;骨骼愈合程度較低(如腕掌骨、脛跗骨和附跖骨均不愈合);有長而有力的腿。
分布棲息
分布范圍
始祖鳥分布于歐洲。在侏羅紀時代,始祖鳥生活的歐洲位置為溫暖海洋中的熱帶島嶼,緯度與今天的佛羅里達州接近。
棲息環(huán)境
始祖鳥主要棲息于干旱的島嶼上,島嶼上的植物主要有低矮的灌木組成,這意味著所有展現(xiàn)它們生活在高大樹木以及茂密森林里的典型的始祖鳥復(fù)原圖很可能是錯,始祖鳥很可能是主要生活在陸地上的動物。
古生物學
感官特點
2004年,科學家們通過對始祖鳥化石的腦部X射線斷層成像分析,發(fā)現(xiàn)其腦部結(jié)構(gòu)比大部分恐龍都要明顯的大,這顯示其有著足夠的腦容量支持日常的飛行活動。另外還發(fā)現(xiàn),其視覺區(qū)域占接近腦部的三分之一,其他區(qū)域則基本是關(guān)于聽覺及肌肉控制。對始祖鳥的頭顱骨進行成象分析則清晰地發(fā)現(xiàn)了其內(nèi)耳結(jié)構(gòu),相較于現(xiàn)生爬行綱而言,始祖鳥的內(nèi)耳結(jié)構(gòu)更接近于現(xiàn)生鳥類。這些特征綜合起來可知始祖鳥有飛行所需的敏銳聽覺、平衡感、空間感以及調(diào)控能力。
活動特點
曾經(jīng)研究人員認為始祖鳥胸骨同爬行動物一樣很小,且其翅膀也不大,力量也不強,雖不善遠距離地飛行,但它們能進行簡單的飛行,且它們的爪可以棲停在樹枝上。
但從2005年報道的第十件始祖鳥標本看出,其沒有完全反轉(zhuǎn)的第一趾骨以及第二趾骨的過度伸長和膨大決定了它們尚不具備對握的姿勢,即它們不具有在樹上棲停的能力;其次,它們第一跖骨位于第二骨的中段,不像現(xiàn)生鳥類那樣兩個跖骨在較下端關(guān)節(jié),且其飛行肌肉可能是連于厚及回力標狀的叉骨、板狀的鳥喙骨、或是軟骨質(zhì)的胸板。
另外,始祖鳥的肩胛骨、鳥喙骨及肱骨之間關(guān)節(jié)窩的向旁側(cè)定位(并非現(xiàn)今鳥類背部起角的排列),可見其并不能將翅膀提升至背后,而未能達至鼓翼上升的要求,這說明了它們還不能飛行;它們只能依靠過度伸長和膨大的第二趾骨對地面產(chǎn)生較大的抓握力,從而使尚未發(fā)生扭轉(zhuǎn)的第一趾骨協(xié)助其他趾骨完成地面行走或奔跑的功能,且具有在樹枝間的滑翔能力,即可能從在同一棵樹上的一根樹枝滑到另一根樹枝的能力,且始祖鳥可能會游泳。
覓食行為
始祖鳥具有小的呈圓錐狀的牙齒,它們可能是食肉動物,攝食小型爬行綱、哺乳動物或昆蟲等。始祖鳥腳上有可以伸展的爪子幫助其抓住大的獵物或者保護自己,前肢的爪子也有相同的作用。
其他行為
通過將始祖鳥的鞏膜環(huán)與現(xiàn)代鳥類和爬行動物的鞏膜環(huán)進行對比,發(fā)現(xiàn)始祖鳥可能同大多數(shù)現(xiàn)代鳥類一樣是晝行性動物,于白天進行活動。另外,始祖鳥存在蛻皮行為,它們可能采用“中心向外”的蛻皮模式。
繁殖發(fā)育
始祖鳥的骨骼組織特征表明,始祖鳥與手盜龍類祖先一樣,生長期要持續(xù)多年,在完全成熟之前就能夠繁殖。雖然沒有找到相關(guān)的化石證據(jù),但和現(xiàn)在的鳥類一樣,始祖鳥被認為是卵生繁殖的。
始祖鳥的幼鳥較現(xiàn)代體型相似的鳥類生長速度較慢,這可能由于始祖鳥的長骨是由生長緩慢的爬行動物的平行纖維骨骼組成;科學家們預(yù)計始祖鳥的體細胞達到成熟的時間不少于970天,由于它們生活在侏羅紀時代的晚期,當時每年計有375天,故科學家們預(yù)計始祖鳥從孵化到發(fā)育成熟即成年的體型需要將近三年的時間。這也一定程度上說明,始祖鳥的新陳代謝不是典型的“溫血動物”。
滅絕原因
始祖鳥的滅絕原因主要是由于劇烈的地殼運動和海陸變遷,導致白堊紀生物界的巨大變化并使始祖鳥滅絕。關(guān)于白堊紀滅絕事件的成因,科學家們提出了無數(shù)個理論,例如馬斯特里赫特階海退事件、小行星撞擊說、地平線升降說、火山噴發(fā)說、致命病菌說、氣候變遷說、物種斗爭說、大陸漂移說、地磁變化說、被子植物門中毒說、酸雨說、造山運動說、超新星爆發(fā)說等,但科學家們普遍認可的是石隕石撞擊說。
所謂“隕星撞擊說”,通常被認為是在白堊紀末期地球可能遭受過一次來自太空隕石的撞擊,并造成了恐龍的滅絕,且科學家們通過(Ir)元素的含量推算出撞擊物體應(yīng)該是一顆直徑達10千米左右的小行星。撞擊導致地球發(fā)生了里氏10級的地震,科學工作者在中美洲尤卡坦半島的地層中找到了一個可能由于隕石撞擊所造成的大坑,以證明隕星撞擊說的觀點。
主要價值
始祖鳥作為既像鳥又像爬行類的動物,具有重要的科研價值,首先它們是鳥類從爬行類的一只進化發(fā)展而來的有力證據(jù),它代表了脊椎動物由陸地向空中發(fā)展的一支;始祖鳥可能代表一個飛鳥的祖先,如在哺乳動物的進化中的異態(tài);它也是達爾文主義者的一個證據(jù),信奉達爾文主義的人認為它是一個重要的里程碑。其次,對始祖鳥等古鳥類化石的研究,也關(guān)系著學術(shù)界怎樣通過科學手段確定鳥類究竟起源于哪一種爬行類的問題。
相關(guān)文化
1985年,中國當代詩人舒婷發(fā)表一首關(guān)于始祖鳥的詠物詩,它用始祖鳥的形象比喻那些在社會進化過程中對歷史產(chǎn)生過積極影響,造福、蔭庇后人的先祖先行,并借始祖鳥歌唱了那些英雄們。此外,始祖鳥(ARC TERYX)也是加拿大的頂級戶外品牌,其名字和商標圖案來自始祖鳥的化石形象。
物種對比
在較始祖鳥晚2500-3000萬年出現(xiàn)了另一批古鳥類,為熱河鳥科(Jeholornithidae),是中生代末期之前已知的最大鳥類,相較始祖鳥類群而言,它們在演化上更接近現(xiàn)生鳥類,并被認為是所有鳥類祖先接近的代表,其中的熱河鳥(Jeholomis prima)最為著名。
原始熱河鳥較始祖鳥物種而言,展現(xiàn)了很多進步特征,即更接近現(xiàn)生鳥類的特征:首先,其肩部的骨骼和胸骨發(fā)生了明顯變化,其前肢骨骼的細節(jié)特征表明,在拍打翅膀時,熱河鳥比始祖鳥展開更大的角度,這有利于形成升力和提高推力;其次,較長的前肢和關(guān)節(jié)緊密的爪部,從與胸骨相連的肌肉獲得力量,使其拍打翅膀的速度更快。
考古發(fā)現(xiàn)
化石發(fā)現(xiàn)
截至2023年,所發(fā)現(xiàn)的始祖鳥化石共有十枚,其主要發(fā)現(xiàn)于德國侏羅紀晚期地層中:
化石真?zhèn)?/h3>
1985年,關(guān)于柏林和倫敦的始祖鳥化石的真?zhèn)问艿搅擞煳膶W家弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle)及以色列物理學家李·斯柏特納(Lee Spetner)等學者的質(zhì)疑;但此質(zhì)疑受到德國艾倫·查理格(Alan J. Charig)及自然歷史博物館的學者反對。
反對的原因是那些質(zhì)疑偽造的證據(jù)主要是基于質(zhì)疑者對巖化作用過程的陌生:首先,質(zhì)疑者基于羽毛質(zhì)感的差異指出這些羽毛觀感是由薄層水泥造成,但這是由于質(zhì)疑者并沒有考慮到羽毛本身會造成質(zhì)感的差異;其次,質(zhì)疑者認為石板會如此平滑地分裂,或是保有化石的石板得以保存而非另一面的石板,但這是由于死去的動物可能掉下在硬化的表面造成日后的分裂,令大部分化石留在一面而另一面只得小許。
另外,質(zhì)疑偽造的證據(jù)還包括了其他始祖鳥標本在發(fā)現(xiàn)時并沒有發(fā)現(xiàn)羽毛,但這與馬克斯柏格及愛希施泰特標本就是有羽毛的事實相悖。所以,古生物學家仍然認為柏林和倫敦的始祖鳥化石是真實,而非偽造的。
化石價值
由于鳥類的骨骼比較纖細,所以要成為化石很困難,鳥類死后,其纖細的骨骼會經(jīng)過風吹日曬逐漸破碎解體,即使落在陰暗的地方,也會有其他食腐動物將其吃掉。而只有在古代湖邊或沼澤地棲息的鳥類,死后如果正好墜落在細膩的淤泥中,經(jīng)過漫長的歲月才會變成骨骼化石,另外,幸運的話,還能在巖石中留下羽毛的印痕。故始祖鳥化石的發(fā)現(xiàn)十分難得。
參考資料 >
Is Archaeopteryx a bird or a dinosaur?.Natural History Museum.2023-10-04
Archaeopteryx Meyer, 1861.gbif.2023-10-04
Archaeopterygiformes.Fossil Wiki.2023-10-18
始祖鳥.華南師范大學生命科學學院.2023-10-04
ARC TERYX(始祖鳥).戶外資料網(wǎng).2023-10-04
始祖鳥.中國大百科全書.2023-10-04