熱河鳥的頭骨三維重建及復(fù)原模型。 胡晗 供圖
中新網(wǎng)北京8月16日電 (記者 孫自法)鳥類食果這一生態(tài)習(xí)性開始于何時？它和植物種子傳播之間有什么關(guān)聯(lián)？這些涉及早期鳥類和植物演化的議題長期以來頗受學(xué)界關(guān)注。
熱河鳥的頭骨三維重建及復(fù)原模型�！『� 供圖
英國牛津大學(xué)瑪麗居里學(xué)者胡晗研究團隊和中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所(中科院古脊椎所)周忠和院士研究團隊通過合作研究，最新在《電子期刊-生命科學(xué)》(eLife)上發(fā)表《鳥類食果和可能傳播種子的最早證據(jù)》成果論文，這一證明鳥類食果生態(tài)習(xí)性的最早化石記錄，揭示最早的鳥類食果習(xí)性在其演化的最初階段，很可能就已扮演為植物傳播種子的媒介角色。
鳥類下頜和頭骨三維形態(tài)的主成分分析結(jié)果圖。 胡晗 供圖
研究團隊介紹說，眾多現(xiàn)生鳥類擁有特化或季節(jié)性的食果習(xí)性，是為植物傳播種子的重要媒介，而這一習(xí)性在化石記錄中究竟何時出現(xiàn)，此前長期不為人所知。
現(xiàn)生鳥類胃容物掃描重建圖�！『� 供圖
鳥類在早白堊世(距今約1.35億年至1.2億年)時的輻射演化是陸地生態(tài)系統(tǒng)演化歷程中的重要事件，爾后伴隨著延續(xù)整個白堊紀(jì)(距今1.45億年-6600萬年)的植物(類)果實結(jié)構(gòu)的繁盛和多樣化。研究者們一直猜測早期鳥類和結(jié)果植物之間可能存在演化上的聯(lián)系，但由于化石物種的食果記錄非常難以確定，這一猜測此前也一直未能得以證明。
基于此，胡晗研究團隊和周忠和院士研究團隊合作開展相關(guān)研究，他們在澳大利亞墨爾本同步輻射中心對最原始鳥類之一的中國熱河鳥的頭骨新標(biāo)本進行三維掃描和重建，為這一重要早期鳥類支系演化研究提供出迄今最為詳細(xì)的頭骨復(fù)原，并在將其頭骨及胃容物和現(xiàn)生鳥類進行對比后，確定熱河鳥具有最早的食果鳥類的生態(tài)習(xí)性。
熱河鳥的頭骨三維重建及復(fù)原模型�！『� 供圖
熱河鳥是除始祖鳥以外唯一具有骨質(zhì)長尾的原始鳥類，其鳥類基干的分類位置和獨特的身體結(jié)構(gòu)，令它一經(jīng)發(fā)現(xiàn)便世界聞名。不過，雖然已有眾多化石標(biāo)本發(fā)表，但由于標(biāo)本的壓扁保存和傳統(tǒng)研究方法的局限，學(xué)界對于熱河鳥的頭骨形態(tài)其實知之甚少。在最新這項合作研究中，研究團隊利用先進的三維掃描和重建手段，在這件保存精美的熱河鳥頭骨標(biāo)本上獲取了大量新的形態(tài)學(xué)信息，發(fā)現(xiàn)熱河鳥的頭骨整體極為原始，唯獨喙部相當(dāng)特化。
熱河鳥胃容物照片�！『� 供圖
中科院古脊椎所稱，熱河鳥自發(fā)現(xiàn)以來，一直被認(rèn)為是吃種子的鳥類，主要依據(jù)是其腹部保存的種子殘余，以及看上去較深(或稱較高)的下頜——人們認(rèn)為這一深下頜看上去形似鸚鵡等取食種子的現(xiàn)生鳥類。在此次研究中，研究團隊抽取了現(xiàn)生鳥類包括食果、食谷等不同食性的代表物種進行三維掃描重建，同時加入基于新標(biāo)本重建的熱河鳥數(shù)據(jù)，進行針對下頜的三維幾何形態(tài)分析和針對頭骨的二維幾何形態(tài)分析，結(jié)果顯示，熱河鳥并沒有此前人們認(rèn)為的深下頜，與能夠磕開種子的食谷鳥類尤其是鸚鵡等，在形態(tài)空間中有明顯區(qū)別，因此排除了其磕開取食種子的可能性。
最新研究成果科普繪圖�！钭� 繪圖 攝
為驗證另一種利用胃石消化種子的食谷可能性，研究團隊對食果和使用不同策略取食種子的現(xiàn)生鳥類進行整體三維掃描，揭示出它們的胃容物在體內(nèi)時的不同狀態(tài)，結(jié)果顯示，利用喙部處理種子的鸚鵡等鳥類胃容物中種子的形態(tài)已完全破碎而不可辨認(rèn)，利用胃石消化種子的鳥類腹中種子整體形態(tài)仍在，但都有不同程度的破損，同時，種子和胃石相互混合，粘結(jié)緊密。相比之下，熱河鳥保存的種子則缺乏這樣的破損，同時保存更加松散，也從未與胃石同時保存，更接近食果鳥類腹中種子的狀態(tài)。
熱河鳥生態(tài)復(fù)原圖�！№n志信、王一凡 繪圖 攝
合作研究團隊由此認(rèn)為，熱河鳥實為至少季節(jié)性的食果鳥類，也是鳥類食果這一生態(tài)習(xí)性的最早化石記錄。食果意味著植物的種子可完整留存排出，因此食果鳥類具有傳播種子的功能。熱河鳥的最新研究表明，早期鳥類在其食果演化的最初階段，主觀上是吃胞裹腹需要，客觀上很可能就已經(jīng)扮演了植物傳種媒介這一角色：作為具有一定飛行能力而移動范圍大為增加的傳播者，早期的食果鳥類很可能協(xié)助了結(jié)果植物的擴張，而果實這一優(yōu)質(zhì)食物也可能擴大了早期鳥類的演化可能性，即鳥類和植物間的相互作用可能在白堊紀(jì)陸地革命中有著有待進一步探索的重要地位。(完)
