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植食性古鳥類 (左)和小型掠食性恐龍(右)生態復原

發表日期:2020-04-24來源:放大 縮小

  恐龍的后代-鳥類,是如何躲過六千五百萬年前的大滅絕事件的,一直是科學家亟欲待答的問題。隕石撞擊地球以及火山頻繁活動導致的大量火山灰在大氣中布滿,導致地球終年不見天日,依賴光合作用的植物大量死亡,進一步造成植食性恐龍失去了主要的食物來源,最終導致食物鏈最頂端的肉食性恐龍,如暴龍等相繼滅絕。在這一食物鏈崩潰引發的滅絕事件中,為何鳥類得以幸存?  

  421日,學術期刊《BMC Evolutionary Biology在線發表了中科院古脊椎所李志恒團隊與同步輻射研究中心等多家合作單位共同完成的研究成果,對與鳥類親緣關系最接近的非鳥類恐龍至古鳥類的牙齒演化特征進行了探討,揭示鳥類與恐龍之間食性的差異很可能是其能夠躲過災變,幸存至今的關鍵。 

圖1 植食性古鳥類 (左)和小型掠食性恐龍(右)的生態復原場景。與肉食性恐龍同處在一個生態系統下的中生代鳥類,演化出不同的取食習性,例如以種子、果實為主的植食性和以小型昆蟲為食的雜食性,避免了直接與肉食性恐龍的食物競爭。(鄭秋旸 繪圖) 

圖2 白堊紀早期古鳥類-會鳥的化石標本。收藏于中國科學院古脊椎動物與古人類研究所。(黑色箭頭標示牙齒位置)。(李志恒 供圖)

  研究團隊通過同步輻射的高解析穿透式X-光顯微鏡,對小型非鳥類恐龍-包含傷齒龍、近鳥龍、小盜龍,以及古鳥類(見圖2)-包含今鳥類、反鳥類、會鳥、熱河鳥等牙齒的微結構進行對比觀察和研究,發現盡管簡單的釉質層在早期古鳥類中都有保留,但牙釉質與牙本質之間的多孔罩牙本質層(圖3IGS所示)皆已消失,而多孔罩牙本質(porous mantle dentin)層被認為是肉食性恐龍牙齒中發育的、避免其在掠食過程中牙齒斷裂的特殊避震保護結構。不僅在古鳥類中,本次研究的一種小盜龍標本的罩牙本質層也已經消失。這意味著鳥類與部分親緣關系相近的恐龍,其牙齒不再需要特殊的力學保護結構;間接證實了其在飲食習慣,如咬合力與掠食性方面,與肉食性恐龍產生了極大差異,通過食性轉換避開了與肉食性恐龍對食物生態位的競爭,適應能力極大提高,度過最艱難的時刻。相較于古鳥類的普遍性植食或雜食化的演進趨勢,雖然非鳥類恐龍的少數類群,如小盜龍,也發生了趨同演化,但仍難以避免滅絕的危機。 

圖3 白堊紀古鳥類與小型非鳥獸腳類恐龍的牙齒內部微結構演化(a-傷齒龍, b-近鳥龍, c,d-小盜龍, e-反鳥未定種, f-今鳥類, g-長翼鳥, h-會鳥)。高解析同步輻射顯微影像顯示出牙齒中多孔罩牙本質(IGS)在古鳥類和一小盜龍中已消失,提供了食性轉化的演化證據。(李志恒 供圖)

  文章鏈接: https://doi.org/10.1186/s12862-020-01611-w

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