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2024年5月1日

中大古生物学家揭示鸟类早于恐龙时代已演化出多样化饮食

2024年5月1日
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反鸟类曾于白垩纪早期,位于现今中国东北部的地域生活。研究团队制作了模拟图重构这类古代鸟类的模样,包括渤海鸟(中),长翼鸟(左)和鹏鸟(右)。团队相信,渤海鸟以吃植物为主,如图中的针叶树;长翼鸟则可能主要食用无脊椎动物,如图中的蜉蝣;鹏鸟则可能是一种通食动物,能够捕杀较大的猎物,如图中的鱼类。图片来源:Julius T. Csotonyi。

现代鸟类已演化出多样化的饮食习性,牠们几乎可以从任何食物来源中汲取养分,其演化之成功在现今的生态系统中独树一帜。香港中文大学(中大)生命科学学院助理教授文嘉棋博士领导国际古生物学团队,分析恐龙时代的一种常见鸟类—反鸟类(Enantiornithes)发现,早在1.2亿年前,即现代鸟类的祖先出现前3,000万年,反鸟亚纲已经演化出高度多样化的饮食习性,与现代鸟类相比毫不逊色。团队透过进一步分析反鸟类和现代鸟类的共通点,增进了对现代鸟类成功因素的认识。研究结果已在著名国际生命科学与医学期刊《eLife》发表。

研究团队集中研究反鸟亚纲的其中一种—渤海鸟科(Bohaiornithidae)。由于该科鸟类以其弯曲的大爪和粗大的牙齿而闻名,因此学界过往认为牠们是用爪子捕杀猎物,并用嘴咬碎坚硬的食物,然而牠们的饮食习性原来更复杂且多元。

渤海鸟科饮食多样化的程度出乎意料

研究团队就渤海鸟科和9,000多种现代鸟类的体重、爪、头骨形状和头骨力学进行定量比较。经过长达五年的研究后发现,渤海鸟科中不同鸟类的饮食习性各异,有些与食肉动物相似、有些接近食草动物,还有一些类似杂食动物,可见比学术界一直理解的更复杂。团队相信牠们得以发展出饮食多样化的主因是拥有独特的颚骨结构。

论文的联合作者、英国赫尔大学Jen Bright博士解释:「各种渤海鸟科鸟类之间的共同特点是拥有又厚又强硬的颚骨结构。拥有强力颚骨的动物通常有更多食物选择,软硬通吃;而颚骨力量弱的动物则无法吃坚硬的食物。对比我们研究过的其他反鸟类可看到,长翼鸟科(Longipterygidae)的颚骨力量最弱,牠们吃的食物种类最少;鹏鸟科(Pengornithidae)的颚骨强度属中等,饮食种类则稍多于前者。渤海鸟科较上述两科拥有更强而有力的颚骨结构,令牠们有能力进食最多不同种类食物,能较其他早期鸟类出现更多样化的发展。」

研究证明现代鸟类的成功非个别例子

团队发现颚骨强度与饮食多样化的关连后,进一步分析了50多种鸟类化石,冀了解这些古代鸟类如何演化出多样化的模式。虽然团队已成功分析多种较后期反鸟类的饮食习性,但反鸟类共同祖先的饮食习性及反鸟类最早期的饮食演化史仍待进一步发掘。文博士说:「我们需要更多早期反鸟亚纲化石进行下一步研究,以对古代鸟类饮食演化史有更全面的了解。」

即使反鸟亚纲饮食习性的演化模式仍未完全清晰,但研究团队从鸟类和反鸟类的进化时间得出有趣的发现。他们从现有资料推算,反鸟类最多花了2,500万年,即是从1.45亿年前古早反鸟类出现起计,直至约1.2亿年前演化出多样化的饮食习性。另一边厢,基因研究结果显示,现代鸟类的祖先同样至少花了2,500万年实现目前的饮食多样化。

研究的第一作者、曾接受文博士论文指导的Case Vincent Miller博士说:「我们因此推测,现代鸟类无论是基于什么因素演化出拥有不同饮食习性的鸟类,各种反鸟类的共同祖先一定也存在著这一因素。」文博士相信,动力飞行最有可能是两者成功的共同要素,虽然已知动力飞行能为个别生物在生存上带来很大优势,但这些优势如何在生物的跨代之间透过演化叠加仍然未明,这将是亟待研究的新领域。Miller博士续说,「我计划进一步研究鸟类和反鸟类为何会有如此相似的成功演化,并探索这演化史对当代生态保育工作的意义。」

国际研究团队的成员还包括临沂大学的王孝理教授和山东省天宇自然博物馆的郑晓廷教授

研究论文全文见 https://elifesciences.org/articles/89871



反鸟类曾于白垩纪早期,位于现今中国东北部的地域生活。研究团队制作了模拟图重构这类古代鸟类的模样,包括渤海鸟(中),长翼鸟(左)和鹏鸟(右)。团队相信,渤海鸟以吃植物为主,如图中的针叶树;长翼鸟则可能主要食用无脊椎动物,如图中的蜉蝣;鹏鸟则可能是一种通食动物,能够捕杀较大的猎物,如图中的鱼类。图片来源:Julius T. Csotonyi。

反鸟类曾于白垩纪早期,位于现今中国东北部的地域生活。研究团队制作了模拟图重构这类古代鸟类的模样,包括渤海鸟(中),长翼鸟(左)和鹏鸟(右)。团队相信,渤海鸟以吃植物为主,如图中的针叶树;长翼鸟则可能主要食用无脊椎动物,如图中的蜉蝣;鹏鸟则可能是一种通食动物,能够捕杀较大的猎物,如图中的鱼类。图片来源:Julius T. Csotonyi。

 

这个流程图描述了研究团队如何结合四种研究方法,分析早期渤海鸟科的化石,以了解牠们的饮食习性。右上角为渤海鸟科鸟类的头骨模拟图。图片来源:Miller等人

这个流程图描述了研究团队如何结合四种研究方法,分析早期渤海鸟科的化石,以了解牠们的饮食习性。右上角为渤海鸟科鸟类的头骨模拟图。图片来源:Miller等人

 

这是简化了的反鸟亚纲饮食演化系谱。渤海鸟科、长翼鸟科和鹏鸟科的饮食习性由定量研究证据支持,其他科的则由定性研究的证据支持。图片来源:Miller等人

这是简化了的反鸟亚纲饮食演化系谱。渤海鸟科、长翼鸟科和鹏鸟科的饮食习性由定量研究证据支持,其他科的则由定性研究的证据支持。图片来源:Miller等人

 

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中大古生物学家揭示鸟类早于恐龙时代已演化出多样化饮食

2024年5月1日

现代鸟类已演化出多样化的饮食习性,牠们几乎可以从任何食物来源中汲取养分,其演化之成功在现今的生态系统中独树一帜。香港中文大学(中大)生命科学学院助理教授文嘉棋博士领导国际古生物学团队,分析恐龙时代的一种常见鸟类—反鸟类(Enantiornithes)发现,早在1.2亿年前,即现代鸟类的祖先出现前3,000万年,反鸟亚纲已经演化出高度多样化的饮食习性,与现代鸟类相比毫不逊色。团队透过进一步分析反鸟类和现代鸟类的共通点,增进了对现代鸟类成功因素的认识。研究结果已在著名国际生命科学与医学期刊《eLife》发表。

研究团队集中研究反鸟亚纲的其中一种—渤海鸟科(Bohaiornithidae)。由于该科鸟类以其弯曲的大爪和粗大的牙齿而闻名,因此学界过往认为牠们是用爪子捕杀猎物,并用嘴咬碎坚硬的食物,然而牠们的饮食习性原来更复杂且多元。

渤海鸟科饮食多样化的程度出乎意料

研究团队就渤海鸟科和9,000多种现代鸟类的体重、爪、头骨形状和头骨力学进行定量比较。经过长达五年的研究后发现,渤海鸟科中不同鸟类的饮食习性各异,有些与食肉动物相似、有些接近食草动物,还有一些类似杂食动物,可见比学术界一直理解的更复杂。团队相信牠们得以发展出饮食多样化的主因是拥有独特的颚骨结构。

论文的联合作者、英国赫尔大学Jen Bright博士解释:「各种渤海鸟科鸟类之间的共同特点是拥有又厚又强硬的颚骨结构。拥有强力颚骨的动物通常有更多食物选择,软硬通吃;而颚骨力量弱的动物则无法吃坚硬的食物。对比我们研究过的其他反鸟类可看到,长翼鸟科(Longipterygidae)的颚骨力量最弱,牠们吃的食物种类最少;鹏鸟科(Pengornithidae)的颚骨强度属中等,饮食种类则稍多于前者。渤海鸟科较上述两科拥有更强而有力的颚骨结构,令牠们有能力进食最多不同种类食物,能较其他早期鸟类出现更多样化的发展。」

研究证明现代鸟类的成功非个别例子

团队发现颚骨强度与饮食多样化的关连后,进一步分析了50多种鸟类化石,冀了解这些古代鸟类如何演化出多样化的模式。虽然团队已成功分析多种较后期反鸟类的饮食习性,但反鸟类共同祖先的饮食习性及反鸟类最早期的饮食演化史仍待进一步发掘。文博士说:「我们需要更多早期反鸟亚纲化石进行下一步研究,以对古代鸟类饮食演化史有更全面的了解。」

即使反鸟亚纲饮食习性的演化模式仍未完全清晰,但研究团队从鸟类和反鸟类的进化时间得出有趣的发现。他们从现有资料推算,反鸟类最多花了2,500万年,即是从1.45亿年前古早反鸟类出现起计,直至约1.2亿年前演化出多样化的饮食习性。另一边厢,基因研究结果显示,现代鸟类的祖先同样至少花了2,500万年实现目前的饮食多样化。

研究的第一作者、曾接受文博士论文指导的Case Vincent Miller博士说:「我们因此推测,现代鸟类无论是基于什么因素演化出拥有不同饮食习性的鸟类,各种反鸟类的共同祖先一定也存在著这一因素。」文博士相信,动力飞行最有可能是两者成功的共同要素,虽然已知动力飞行能为个别生物在生存上带来很大优势,但这些优势如何在生物的跨代之间透过演化叠加仍然未明,这将是亟待研究的新领域。Miller博士续说,「我计划进一步研究鸟类和反鸟类为何会有如此相似的成功演化,并探索这演化史对当代生态保育工作的意义。」

国际研究团队的成员还包括临沂大学的王孝理教授和山东省天宇自然博物馆的郑晓廷教授

研究论文全文见 https://elifesciences.org/articles/89871