中國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)全球最古老鳥類

2025年2月13日，鳥類演化歷史被改變。

在一幅生態(tài)復(fù)原圖上，“政和八閩鳥”用雄勁有力的爪子抓住樹干，站立在湖邊的樹木上，昂著頭望向遠(yuǎn)處，頭頂與鳳頭鸚鵡相似的羽冠，身披藍(lán)綠色、橙紅色的羽毛，與現(xiàn)代鳥類的形態(tài)差異不大。

日前，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所（以下簡(jiǎn)稱“古脊椎所”）和中國(guó)福建地質(zhì)調(diào)查院（以下簡(jiǎn)稱“福建地調(diào)院”）組成的聯(lián)合考察團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志上發(fā)文。兩年前，在福建省政和縣大溪盆地，研究人員發(fā)現(xiàn)了目前全世界最古老的鳥類化石。經(jīng)過(guò)修復(fù)和研究分析，研究團(tuán)隊(duì)確定該化石來(lái)自1.48億年至1.5億年前的鳥類，將其命名為“政和八閩鳥”。

“政和八閩鳥”的發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了現(xiàn)代鳥類的體型在侏羅紀(jì)晚期已出現(xiàn)。通過(guò)分析和推算，研究團(tuán)隊(duì)將鳥類起源的時(shí)間推進(jìn)到中侏羅世晚期，即距今1.72億至1.64億年，比此前認(rèn)為的起源時(shí)間提早了近2000萬(wàn)年。這項(xiàng)研究的通訊作者、共同第一作者為古脊椎所研究員王敏。他告訴《中國(guó)新聞周刊》：“通過(guò)對(duì)‘政和八閩鳥’的發(fā)現(xiàn)，我們才意識(shí)到，對(duì)于鳥類起源這樣一個(gè)科學(xué)問(wèn)題，現(xiàn)有的認(rèn)識(shí)可能還只是冰山一角。”

意外的發(fā)現(xiàn)

2023年11月11日，初冬的福建天氣寒冷。王敏留意到前一天夜里下了雨。下雨天不利于野外工作，不僅上山路滑，還影響對(duì)化石的考察。

2021年開始，古脊椎所和福建地調(diào)院組建聯(lián)合考察團(tuán)隊(duì)，在福建的多個(gè)盆地考察古生物。2022年下半年，團(tuán)隊(duì)向北轉(zhuǎn)移至福建省南平市政和縣，在政和縣楊源鄉(xiāng)找到了一個(gè)侏羅紀(jì)晚期的盆地。當(dāng)年10月，他們發(fā)現(xiàn)了福建省第一件恐龍骨骼化石。經(jīng)過(guò)修復(fù)和研究分析，這一新物種最終被確定為鳥翼類，被命名為“奇異福建龍”。王敏說(shuō)：“‘奇異福建龍’的發(fā)現(xiàn)，讓我們覺(jué)得這一工作地點(diǎn)潛力還是比較大的。因?yàn)槲覀冴懤m(xù)還找到了一些龜鱉類和離龍類化石。”

團(tuán)隊(duì)每年的野外定點(diǎn)發(fā)掘工作分為兩次，一次是從2月底到5月初，另一次是從9月底到12月初。野外考察期間，團(tuán)隊(duì)作息規(guī)律。早上七點(diǎn)半吃完早飯準(zhǔn)備上山，中午十一點(diǎn)半左右回駐地吃午飯，下午一點(diǎn)半再次出發(fā)前往山上，直到四點(diǎn)半至五點(diǎn)才返回。從2021年到2023年，累計(jì)三百多天的野外考察中，團(tuán)隊(duì)幾乎保持一樣的作息，除非遇上下雨天。

這天接近中午時(shí)，王敏留意到天空逐漸明亮起來(lái)，冷風(fēng)吹過(guò)，地面的雨水很快被吹干了。于是，他和團(tuán)隊(duì)還是決定前往山頂?shù)牟墒涌纯础Ｉ巾數(shù)牟墒尤拿咨睢Ｈ缤^(guò)去三百多天的挖掘工作一樣，他們把每一個(gè)可能保存化石的石塊從采石坑里搬上來(lái)，用地質(zhì)錘劈開，仔細(xì)查看當(dāng)中有沒(méi)有化石的存在。

這一次，驚奇的發(fā)現(xiàn)意外降臨。野外工作一個(gè)多小時(shí)后，福建地調(diào)院的技術(shù)人員找到一塊暴露著骨骼的石頭，長(zhǎng)約15厘米，寬約10厘米。他拿給了正埋頭挖掘的王敏。這塊石頭不大，但王敏注意到石頭上有兩塊骨骼，一塊是肩胛骨，另一塊是烏喙骨。他判斷，這很有可能是一件鳥類化石。王敏第一時(shí)間拍下照片，發(fā)給了自己的博士生導(dǎo)師——中國(guó)科學(xué)院院士、古脊椎所研究員周忠和。周忠和也是考察團(tuán)隊(duì)的一員，從事中生代鳥類與熱河生物群的研究。他的判斷與王敏一致。

鳥類化石相對(duì)稀缺。周忠和解釋：“生物保存為化石的過(guò)程通常需要水體環(huán)境的參與，比如海洋、湖泊等。因此，水生生物死亡后，保存為化石的概率較高。而鳥類大多數(shù)生活在陸地、森林環(huán)境，需要在水邊死亡，并被快速埋藏，才能成為化石。”這樣的條件對(duì)于大多數(shù)鳥類而言比較少見(jiàn)，因此，鳥類化石保存的概率通常較低。

此外，生命演化過(guò)程中，一開始生物的種類較少，分布范圍較小，隨著時(shí)間推移，種類多樣性和分布范圍才逐漸增加，因而早期的鳥類化石尤為難尋。2000年后，河北、遼寧等地曾發(fā)現(xiàn)距今1.2億—1.31億年的白堊紀(jì)鳥類化石，這一時(shí)期的鳥類在全球分布廣泛。但再往前追溯，具體到“侏羅紀(jì)的鳥類分布范圍有多大，福建是否存在過(guò)侏羅紀(jì)的鳥類”，此前是不確定的。周忠和表示：“原來(lái)也沒(méi)有抱太大的希望，只能說(shuō)試試看。”

古脊椎所所長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士徐星主要從事中生代爬行動(dòng)物化石及地層學(xué)研究，自20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行野外考察工作。去年11月，他曾去過(guò)政和縣的野外工作地點(diǎn)。他看到，四周山上滿是郁郁蔥蔥的樹木，采石坑的面積也比較小。他分析，福建植被茂密，給野外工作造成一定限制。一方面，化石多保存在巖石中，采集化石需要依據(jù)前人工作或自己發(fā)現(xiàn)已有化石露出地表，判斷該區(qū)域有潛力，進(jìn)而才挖掘。在植被遮擋下，很難觀察到化石線索。另一方面，為保護(hù)生態(tài)，在植被覆蓋的區(qū)域采集化石需要審批，成本比較高。

其次，現(xiàn)場(chǎng)采石坑整體面積相較于遼寧、河北等地的更小。徐星分析：“遼寧和河北等地的單個(gè)采石坑面積一般不大，為一百至三百平方米，但數(shù)量可能有成百上千個(gè)。”據(jù)王敏介紹，政和縣楊源鄉(xiāng)大溪村的采石坑面積為三四百平方米，目前僅有一個(gè)。徐星還認(rèn)為，福建的巖石相較于遼寧等地的巖石更易破碎，采集化石時(shí)不易成形，不利于保存更完整的化石。

然而，在這樣的環(huán)境條件中，王敏團(tuán)隊(duì)卻連續(xù)發(fā)現(xiàn)了“奇異福建龍”“政和八閩鳥”。

唯一確切的侏羅紀(jì)鳥類

“政和八閩鳥”的標(biāo)本缺少頭部，身體只保存了一部分。通過(guò)室內(nèi)修復(fù)和研究分析，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這只鳥的認(rèn)識(shí)逐漸清晰。它的體形與今天的鳳頭鸚鵡相似，體重約100克，生活在類似湖邊、沼澤的濕潤(rùn)環(huán)境。

最關(guān)鍵的特征在于“政和八閩鳥”的尾巴短且末端有尾綜骨。短尾是現(xiàn)代鳥類有別于蜥蜴、鱷魚等爬行動(dòng)物的一大特征。現(xiàn)有研究認(rèn)為，鳥類由恐龍演化而來(lái)，而多數(shù)恐龍具有長(zhǎng)尾。“恐龍向鳥類演化的過(guò)程中，什么時(shí)候發(fā)生尾巴縮短就成了一個(gè)重要問(wèn)題。”王敏說(shuō)道。尾巴縮短能夠減輕鳥類的體重，保證身體重心進(jìn)一步前移。這有助于它們飛行時(shí)保持身體姿態(tài)的穩(wěn)定，適應(yīng)飛行。

而尾綜骨是由短尾后面幾枚尾椎愈合到一起形成的。王敏解釋說(shuō)：“尾綜骨的出現(xiàn)是現(xiàn)代鳥類體型結(jié)構(gòu)（演化）的標(biāo)志性事件。”具有尾綜骨結(jié)構(gòu)的“政和八閩鳥”表明，現(xiàn)代鳥類的體型早在侏羅紀(jì)時(shí)期就已形成，將這一特征出現(xiàn)的時(shí)間提早了2000萬(wàn)年。徐星介紹，過(guò)去，類似于“政和八閩鳥”這樣的物種化石最早是1.3億年前的，比如河北地區(qū)發(fā)現(xiàn)過(guò)的白堊紀(jì)時(shí)代的彌曼始今鳥，與“政和八閩鳥”形態(tài)類似。

長(zhǎng)期以來(lái)，多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為侏羅紀(jì)時(shí)期的鳥類化石僅有始祖鳥。此前，生活在約1.5億年前的始祖鳥被認(rèn)為是最古老的鳥類，但“始祖鳥是否屬于鳥類”尚存爭(zhēng)議。

徐星解釋說(shuō)：“始祖鳥被歸于鳥類的主要依據(jù)是它身上的羽毛，有羽毛的動(dòng)物一般都?xì)w為鳥類。但是始祖鳥長(zhǎng)得像恐龍，有長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴。一般我們熟悉的鳥類只有短短的尾巴。”更重要的是，這些年在中國(guó)和世界其他地方也發(fā)現(xiàn)了一些與始祖鳥相像的小型恐龍，不光都有羽毛，還有相似的骨骼形態(tài)，包括長(zhǎng)尾。目前也有一些研究把始祖鳥歸入恐龍的恐爪龍類。

科學(xué)家們對(duì)于“始祖鳥是否屬于鳥類”仍沒(méi)有完全一致的結(jié)論。而在“政和八閩鳥”上，卻不會(huì)產(chǎn)生相似的疑問(wèn)，因?yàn)槠渚邆涞湫偷镍B類特征，比如肩帶和腰帶特征與一些白堊紀(jì)鳥類相似等。因而“政和八閩鳥”是目前全球唯一的、確切的侏羅紀(jì)鳥類。徐星認(rèn)為：“‘政和八閩鳥’的發(fā)現(xiàn)打開了一扇窗口，讓我們看見(jiàn)原來(lái)無(wú)法了解的侏羅紀(jì)世界。”

揭示生物演化歷史

億年前的地球生物古老又神秘，古生物學(xué)家長(zhǎng)期試圖回答的命題就包括“地球歷史上生物究竟如何起源、演化和滅絕”。王敏認(rèn)為：“每一種生物是如何起源的、絕滅的，多樣性是如何增加的，這都是人類認(rèn)識(shí)自然的一個(gè)非常重要的切入點(diǎn)。”

這次發(fā)表在《自然》雜志的研究中，王敏團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了另一件保存更加不完整的鳥類化石，由一塊叉骨組成，與白堊紀(jì)時(shí)期的今鳥型類相似。今鳥型類是中生代鳥類中的一大類群。在約1.5億年前的地層中找到這一化石，意味著在政和地區(qū)不僅生活過(guò)“政和八閩鳥”，還生活過(guò)單獨(dú)叉骨代表的鳥類。王敏提到，“如果單獨(dú)叉骨的確屬于今鳥型類，那么今鳥型類出現(xiàn)的時(shí)間至少可以追溯到1.5億年前，比今鳥型類更原始的其他鳥類出現(xiàn)的時(shí)間要相應(yīng)地提早，整個(gè)鳥類的起源時(shí)間還將會(huì)更早”。

作為演化生物學(xué)的分支之一，古生物學(xué)探索鳥類、哺乳動(dòng)物等主要生物的起源和演化，也研究地球生物多樣性的形成過(guò)程。徐星解釋，地球生物早期的面貌與現(xiàn)在不同，直到生命從海洋逐漸向陸地?cái)U(kuò)散，陸地生態(tài)系統(tǒng)才逐漸形成。

隨著時(shí)間推移，生物的生活范圍不斷擴(kuò)大，一些陸地生物逐漸進(jìn)入空中，生物的身體形態(tài)和結(jié)構(gòu)、生理特征也要發(fā)生相應(yīng)重大變化。徐星指出：“這是地球生命演化歷史中的主要演化事件，鳥類起源研究就是探究動(dòng)物如何從陸地轉(zhuǎn)向天空的變化規(guī)律。研究‘政和八閩鳥’可以告訴我們這樣的生物如何占據(jù)地球。”

探究古生物多樣性，不僅能追溯生物起源，彌補(bǔ)歷史的空白，也能夠啟發(fā)對(duì)于未來(lái)的預(yù)測(cè)。“生物的絕滅往往與地質(zhì)環(huán)境的變化有關(guān)系，這對(duì)于我們現(xiàn)在人類自身來(lái)說(shuō)也是至關(guān)重要的。對(duì)于未來(lái)氣候變化和生物多樣性之間的關(guān)系，可以在地質(zhì)歷史過(guò)程中去尋找數(shù)據(jù)，幫助優(yōu)化模型、估算未來(lái)。”王敏說(shuō)道。

“全球氣溫升高一度、兩度，對(duì)物種多樣性將產(chǎn)生多大的影響？”類似這樣的問(wèn)題，也許能夠基于地質(zhì)歷史過(guò)程的數(shù)據(jù)找到答案。王敏認(rèn)為，這也是發(fā)現(xiàn)“政和八閩鳥”對(duì)于人類的意義所在。