熱河生物群揭示了鳥類飛行起源的奧秘

鳥類起源於什麼動物

2014 年末著名的《Science》評選出了 2014 年度“國際十大科技進展”，鳥類起源與鳥類飛行起源研究排名第二，《Science》評述說，從恐龍到鳥的演化轉變，將早期鳥類和恐龍化石與現代鳥類進行比較的一系列文章揭示了某些恐龍世系是如何發育成小型、體重輕盈的形態學構造的，這讓它們能夠演化成許多型別的鳥類並在大約6600萬年前的白堊紀——古近紀物種滅絕中存活下來。

《Science》雜誌的評述，無疑是對於中國科學家尤其是研究熱河生物群以及燕遼生物群的鳥類演化歷史的中國科學家的最高褒獎，這也是中國科學家近十年來在國際學術界獲得的最輝煌的學術成果之一，可以說由於遼西為中心的熱河生物群與燕遼生物群的從上個世紀九十年代的帶羽毛恐龍和早期鳥類化石的一系列重大發現，解決了鳥類起源於小型獸腳類恐龍以及鳥類的飛行起源的問題。這裡談談熱河生物群以及燕遼生物群的發現是如何解決鳥類的起源尤其是飛行起源的。

如前所述，在上個世紀九十年代一系列研究和發現的基礎上，2003年1月23日出版的英國《自然》雜誌以封面形式刊登了中科院徐星等人在鳥類飛行起源方面的最新研究成果，並評論他們這項工作是有關鳥類起源研究有史以來最為重要的工作。

《自然》雜誌封面

四個翅膀的小盜龍化石

徐星等人透過深入研究發現於我國遼西早白堊紀的恐龍化石，發現這種被命名為顧氏小盜龍是鳥類的祖先，生活在距今1。1億年前，奇特的是，這些恐龍的前肢和後肢都已經化為羽翼，成為長有四個翅膀的恐龍，這種特殊的形態在其它任何脊椎動物中還未曾發現過，而且翅膀的羽翼呈不對稱形，表明已經具有飛行動物的特徵，科學家推測，這些古氏小盜龍生活在樹上，它們是藉助重力，逐步透過降落、滑翔等階段，最終掌握了現代鳥拍打式的飛行能力的。

小盜龍的發現，不僅為鳥類飛行起源提供了重要的資訊，更重要的是，它使我們認識到，在恐龍演化過程中，有許多鮮為人知的過程，我們必須重新理解這些過程，發現它新的證據來更加完全完整的理解恐龍進化，恐龍演化可能比我們想象的遠為複雜。” 由於恐龍是典型的地棲動物，因此學術界一直對鳥類起源有兩大觀點，大多數權威的古生物學家都相信鳥類的恐龍祖先是在地面奔跑過程中學會飛行的，而徐星等人的發現為自己鳥類樹棲起源說提供了有力的證據。

小盜龍復原圖

下面我們簡單闡述一下這兩種觀點對立、解釋相背的理論，即“樹棲起源”假說與“地棲起源”假說。

“樹棲起源”假說最早由 Marsh（1880）提出，推測鳥類的祖先或早期鳥類的前肢可能發育了雛形羽毛，經過長期的自然選擇，增強了它們在樹林間跳躍時的滑翔能力，雛形羽毛不斷進化，演變成飛行羽毛，最終獲得了飛行能力。如前述，這一假說後來得到了許多學者的認可和支援，我國科學家在2003年發現了產於我國遼西早白堊世義縣組的一種小型奔龍化石———趙氏小盜龍，研究發現，認為趙氏小盜龍是一種可以振翅飛行並且棲居樹上的小型恐龍，有力支援了“樹棲起源”假說。

“地棲起源”假說亦稱“陸地奔跑起源”假說，最早由Williston（1879）首次提出。他認為兩足行走的恐龍在快速奔跑過程中，由輔助性的捕食、抓握和平衡功能的前肢逐漸拉長，演變為具有羽毛的翅膀，進而獲得了滑翔乃至飛行的能 力。有一些科學家認為“地棲假說”更合乎邏輯，更有道理。鳥類的祖先在一定條件下，完全可以本能地藉助自然界中的各種有利地形、地物來滑翔或起飛，如較大的岩石塊體、土堆、斜坡、陡坎、山崖、倒臥的樹幹、低矮的灌木等，而不是僅僅依賴於直立高大的樹木。後來有一天，它們突然發現自己展開雙翅後，能夠從高處向低處滑翔，繼而進行短距離飛行，最終能夠自由翱翔於藍天與大地之間。

中國地質博物館的季強等2002年曾經報道了一件產自中國遼西早白堊世義縣組的初鳥類化石——中華神州鳥。認為中華神州鳥具有較強的飛行能力，但其第 1 趾（母趾） 沒有反轉，與其他趾的方向相同，表明其具有陸地奔跑能力，而不具有抓握或樹棲功能，有力地支援了“地棲起源”假說。

到目前為止，有關鳥類飛行起源的研究與討論還沒有結束，現有的研究材料還不足以對此問題過早得出結論。也許兩種假說都有一定的道理，爭論的焦點在於哪一種假說更合理，更具有代表性和普遍性。

不管是“地棲起源”“樹棲起源”，熱河生物群出土的化石都為其提供了充足的證據，究竟哪個佔了上風，這就如同“先有蛋還是先有雞一樣”，令人著迷，也許2014 年末著名的《Science》文中評述中國科學家對於熱河生物群研究的最後一句話告訴了我們答案：“儘管鳥類飛向了藍天，但它們的飛行源自它們恐龍祖先的陸地奔跑”。