大約在侏羅紀-白堊紀之交,東亞地區出現了一個奇特的動物地理區系,該地區以盛產昆蟲、魚類、爬行類、鳥類、哺乳類以及植物花草等陸相生物群為特征,其分布范圍包括中國北部、蒙古、西伯利亞外貝加爾地區以及朝鮮和日本的一部分,它就是近年來在古生物學界最引人關注的“熱河生物群”。在熱河生物群中發現的長有羽毛的恐龍吸引了無數國內外研究同行和公眾的目光,以至于美國得克薩斯大學古生物教授羅埃抱怨道,這些年來中生代哺乳動物的研究都在其“陰影”籠罩之下。
哺乳動物的演化歷史有三分之二是在中生代期間,但是大部分中生代哺乳動物以其嬌小的形態和脆弱的骨骼在地層中不容易形成化石,以往的發現大都是一些牙齒和支離破碎的骨骼,而且往往是古生物學家在發掘恐龍化石時的“副產品”,所以人們對其早期演化歷史的了解非常有限。然而,近20多年來這一領域有著飛速的發展,其間發現的中生代哺乳動物化石比前200余年還要多,在眾多發現中,最令人嘆為觀止的莫過于在我國遼寧西部早白堊世地層中發現的保存精美的材料了,它們不僅保存了近乎完整的骨架,還保存了皮毛等軟組織痕跡,這些罕見的化石為我們了解早期哺乳動物的演化提供了難能可貴的機遇。
1994年,遼寧錦州奇石玩家張和將其收藏的發現于遼寧北票尖山溝的一具保存完整的獸類化石捐贈給了中科院古脊椎動物與古人類研究所,經過數年的研究,胡耀明等人于1997年報道了這一以捐獻者名字命名的新屬種——五尖張和獸 (Zhangheotherium quinquecuspidens)。它的上下頜各有3顆門齒,1顆犬齒和2顆臼齒,上臼齒有5顆,下臼齒有6顆;從牙齒結構來看,張和獸主要以昆蟲為食;張和獸的前肢中,肱骨關節面,肱骨和尺骨關節等特點都表明它既不同于典型的外展趴臥型動物——如四肢外展的爬行動物,原始的單孔類哺乳動物,也不同于典型的內收型動物——如大多數現生哺乳動物,而是處于半外展半趴臥的過渡類型,它的中耳有蹬骨,砧骨,錘骨三塊聽小骨,內耳結構指示了其耳蝸管是直的或是僅有微弱的彎曲,這表明張和獸的聽力仍然處于初級水平,對高頻音的反應靈敏度較低。
1999年,季強等人報道了發現于遼寧四合屯的一枚如鼠大小的三尖齒獸類化石——金氏熱河
獸(Jeholodens jenkinsi),熱河獸有很進步的肩胛骨和鎖骨,這些骨骼可伸縮的關節表明,熱河獸的前肢可以像現在的真獸類哺乳動物那樣行走,但是它的腰帶卻很原始,后肢的很多特征比單孔類哺乳動物還要原始,而是與爬行動物較為接近,這一發現表明哺乳動物的不同部分和結構特征在演化過程中是以不同的進化速率演變的,這種進步與原始特征在同一生物體內同時存在的現象稱為“馬賽克式進化”。無獨有偶,2006年由中科院南京地質古生物研究所李罡博士和美國卡耐基自然歷史博物館羅哲西博士報道的西氏尖吻獸(Akidolestes cifellii)也表現出這種馬賽克式進化,尖吻獸的肩帶和前肢類似于張和獸,但是它的后肢骨骼卻表現出了卵生單孔類的特征。尖吻獸和張和獸一樣,同屬于對齒獸類,以往在亞歐大陸發現的對齒獸類屬于原始類型,北美一帶發現的大多是進步類型,而尖吻獸的形態是處于兩者之間的,這些證據表明在早白堊世時一些哺乳動物從亞洲遷徙到了北美,并成為了組成北美晚白堊世主要哺乳動物成員的祖先。
中生代哺乳動物通常被認為是夜間行動,大小如鼠,處于生態系統邊緣的類群。然而發現于遼寧北票陸家屯的強壯爬獸
(Repenomamus robustus)和巨爬獸(Repenomamus giganticus)卻大大改變了先前這種認識,強壯爬獸體長約60厘米,體重估計為4至6千克;而巨爬獸則如其名字一樣,體長愈1米,體重估計為12至14千克,是迄今為止發現的中生代最大的哺乳動物。胡耀明等人在一具強壯爬獸的上腹部還發現了一鸚鵡嘴龍的幼年個體。人們以往通常認為,在白堊紀末期前,哺乳動物是生活在恐龍等體形龐大的爬行動物的陰影之下的,較弱的食物資源獲取能力阻礙了它們朝著大型化方向發展,而爬獸的發現則引發了我們反向的思考:那時的哺乳動物是怎么影響恐龍演化的?和爬獸同一地點發現的恐龍化石大多體形嬌小,大部分頭骨長不逾10厘米,這些“迷你型”的恐龍會不會在受到諸如爬獸等當時較大的哺乳動物的壓力下,一支為了逃避掠殺,演化成了鳥類飛翔天空;另一支則朝著大型化方向發展來抗衡兇殘的哺乳動物?
發現于遼西凌源義縣組的攀援始祖獸(Eomaia scansoria)和沙氏中國袋獸(Sinodelphys szalayi)是分別為最早的真獸類和后獸類的化石記錄。始祖獸的肩帶、肢骨和四足顯示出了許多適應于攀援和樹棲的特征,而先前發現的白堊紀真獸類哺乳動物大都適應奔跑和地棲。始祖獸所處的時代和先前分子生物學估測的真獸類哺乳動物超目級支系的分異年代是接近的,兩者基本可以相互驗證。從牙齒和肢骨形態來看,中國袋獸和始祖獸一樣,也是以昆蟲為食,善于攀援和樹棲。這兩者的發現共同證明:真獸類-后獸類哺乳動物不僅最早起源于北半球,而且中國北方很有可能是它們的起源中心。
熱河生物群發現的哺乳動物化石填補了哺乳動物演化史上眾多缺失的環節,其多姿多彩的結構特征也表明了它們占據了當時生態系統不同的位置,人們原先長期一直認為哺乳動物是到新生代中晚期才開始特化的,現在看來這一分化很有可能始于晚侏羅世至早白堊世之間。相信在未來幾年中,在古生物學家前赴后繼的努力下,遼西這座中生代的龐貝城將會有更多精彩的發現。
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現生哺乳動物的分類
現生哺乳動物可分為原獸類、后獸類和真獸類。原獸類因為其排泄和生殖通道合為一腔,所以又稱為單孔類,單孔類是現生哺乳動物中最原始的類群,有著眾多接近爬行類而不同于高等哺乳類的特征,現生單孔類比許多已絕滅的哺乳動物都要原始,現僅存在于澳大利亞和新幾內亞,其代表有鴨嘴獸和針鼴;后獸類由于其胎生的幼仔先天發育不良,需要繼續在雌性腹部的育兒袋中繼續發育一段時間,所以又稱為有袋類,有袋類現主要分布在澳洲和南美洲,大家熟悉的袋鼠和考拉就屬于此類;現生真獸類具有真正的胎盤,胎兒在母體內發育完善后再產出,所以又稱為胎盤類,常見的哺乳動物包括我們人類在內都屬于胎盤類。有袋類和胎盤類又統稱為獸類。
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