原羽鳥屬

原羽鳥屬

原羽鳥屬(Protopteryx)是反鳥亞綱的一屬,目、科未定。屬名取自Proto(原始的)、pteryx(羽毛),示該化石具有原始的尾羽。

基本信息

形態特徵

化石采自河北豐寧晚侏羅世至早白堊世義縣組。原始的反鳥類,烏喙骨具有小的前烏喙突及凸出的側突,叉骨鎖下突長度約為鎖骨支的一半:第Ⅲ掌骨(小掌骨)末端略超過第Ⅱ掌骨(大掌骨)末端,第Ⅱ指第Ⅰ指節短於第2指節,第Ⅲ指第2指節小並呈三角形,第Ⅰ指第1指節細長,其遠端達第Ⅱ及Ⅲ掌骨的遠端,第Ⅱ指指節較為特殊,該指第2指節明顯長於第1指節,與始祖鳥和孔子鳥相似而不同於其他反鳥類。原羽鳥具有一些較為進步的特徵,如具有與現代鳥類相似的烏喙骨前烏喙突及側突,另一方面,第Ⅰ指較長,腕掌骨及脛跗骨未癒合等又與始祖鳥相似。與其他反鳥類相比,原羽鳥以具有未縮短的第Ⅰ指、未癒合的腕掌骨及未癒合的脛跗骨而表現出較原始的特徵。該鳥類還保存有3種不同類型的羽毛:飛羽(包括小翼羽)、絨羽、原始的長的尾羽。原羽鳥是迄今為止發現的最原始的反鳥類化石,主要表現為手部骨骼及第Ⅰ指較長。原羽鳥也是目前發現的最早具有前烏喙骨突的鳥類,其另一個重要特徵是保存了小翼羽這一飛行結構,表明該鳥已具有了完成高難度飛行動作的結構基礎。原羽鳥尾部具有一對特殊的原始羽毛:其遠端部既有中央羽軸也有羽軸兩側的羽支,而羽毛近端部沒有羽支等結構的分化而類似於爬行類的鱗片。
原羽鳥屬原羽鳥屬

起源之謎

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的張福成、周忠和發現了世界上迄今為止最原始的反鳥,這種被命名為原羽鳥的化石所具有的一種前所未知的羽毛類型,為羽毛的早期演化提供了非常重要的證據,他們的這一研究成果發表於今日出版的美國《科學》雜誌上。
羽毛一直被認為是鳥類所特有的結構,它把鳥類從所有其它脊椎動物中區分開來。但是學術界對鳥類羽毛的起源問題知之甚少,在該問題上的一個基本共識是“鳥類羽毛與爬行動物的鱗片同源”或“羽毛起源於爬行動物的鱗片”。近些年產於熱河生物群帶“毛”的恐龍使羽毛的起源問題成為古生物學的一個熱點,也是公眾關注的一個話題。
據介紹,已知帶“毛”的恐龍,如中華龍鳥、北票龍、中國鳥龍和小盜龍的一些皮膚衍生物的特徵與鳥類羽毛十分相似,所以這些小型獸腳類恐龍上的毛狀物就非常容易地被認為是一種原始的羽毛。但這些把恐龍與鳥類聯繫在一起的毛狀物也沒有為鳥類羽毛與爬行動物的鱗片建立起更多的聯繫,因為迄今為止並沒有在這些恐龍的毛狀物上找到分叉的結構,不能與鳥類具有分支的羽毛建立起直接的聯繫;同時這些毛狀物也難以與爬行動物的鱗片建立起直接的聯繫,因此國際學術界還存在很大爭議。
原羽鳥保存一種從沒有被描述過的新的化石羽毛類型,它的近端缺少羽支狀的分支結構,羽軸兩側為均質的羽片結構;在它的遠端部,分化出的羽支和羽軸之間存在與近端一樣的均質羽片結構,這非常類似於爬行動物的鱗片,而該羽毛遠端的結構完全等同於其它羽毛。這種既似爬行動物鱗片,又似典型鳥類羽毛的皮膚衍生物就直接把爬行動物的鱗片與鳥類的羽毛聯繫起來。
基於這種特殊的羽毛類型,張福成和周忠和提出了早期鳥類羽毛的演化模式,即鳥類羽毛早期演化主要經歷了4個階段:首先鱗片延長,其後鱗片中部增厚,出現羽軸,分化出羽支,最後長出羽小支和羽小鉤等構造,形成我們常見的羽毛。另外張福成和周忠和在羽毛早期演化上的另一個重要論點是羽毛可能在演化的早期階段時,廓羽和絨羽就很快分化,其後進行了獨立進化。
通過對原羽鳥的形態學研究和系統分析,張福成和周忠和還發現原羽鳥是迄今為止發現的最為原始的反鳥。反鳥類是中生代最重要的鳥類類群,廣布於世界各地,現已絕滅,因此原羽鳥本身也是一種特化的早期鳥類分支,和現代的鳥類沒有直接的祖先—後代關係。其中一個最明顯的表現就是手部骨骼及小翼指較長,這非常類似於始祖鳥和孔子鳥,而不同於其它反鳥。原羽鳥是介於始祖鳥向其它更進步的鳥類過渡的中間類型。
原羽鳥的烏喙骨具有前烏喙突的結構,所以原羽鳥也是迄今為止發現的最早具有前烏喙突的鳥類,這也首次為鳥類所特有的三骨孔結構提供了化石證據,說明原羽鳥已經具有了強大的主動飛行能力的結構基礎。
原羽鳥的另外一個重要特徵是保存了小翼羽這一飛行結構,這一特徵在始祖鳥和孔子鳥中還沒有形成。小翼羽是現代鳥類慢速飛行和完成空中技巧動作的基本結構,對鳥類的起飛、空中懸停和著陸等鳥類的重要飛行階段具有重要作用。它的存在說明原羽鳥也已經具有完成高難度動作的結構基礎,同時這也是小翼羽著生在沒有退化的小翼指上的最早記錄。
原羽鳥的重要特徵引起了國際同行的重視,如美國北卡羅來納大學生物學系(DepartmentofBiology,UniversityofNorthCarolina)系主任、著名鳥類學家艾倫·費多契亞(AlanFeduccia)對張福成和周忠和文章的部分評論是:“毫無疑問,張(福成)和周(忠和)的文章是有關發現於中國白堊世鳥類最重要的文章,這首先要歸因於化石本身的重要性,但更重要的是該文章本身是我在過去10年來見過的關於鳥類進化的最重要的文章之一。”
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