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鸟飞朝阳惊天下
内容作者:市文广新局    查阅次数:4835

辽宁朝阳鸟化石国家地质公园 地质长廊效果图

    鸟飞朝阳惊天下

    在生命进化的长河中,鸟类是进化得非常成功的动物。鸟从哪里来?鸟类怎样从1.5亿年前的始祖鸟进化成我们头上飞着的鸟类?这是古生物研究的重大课题。但由于鸟类极难形成化石,130多年来对鸟类起源和早期演化的研究都几乎只能围绕着德国发现的10件始祖鸟化石进行。朝阳鸟化石的发现,一举打破了这一令古生物学家尴尬的局面,被称为"中生代原始鸟类研究的灯塔"。
 
 

鹦鹉嘴龙化石

    三塔中国鸟

    朝阳重大化石发现,是从一位普通农民开始的。

     1973年3月6日,朝阳地区的朝阳县胜利公社黄花沟生产队打井时,一位叫阎志有的社员和别人一起下井清理碎石。忽然,他发现一块怪模怪样的紫红色石头。社员们有的说这叫狗头舍利,有的说是无价之宝。最后阎志有拿着它来到胜利公社医院。医院大夫赵永光说这可能是化石,是什么化石他也不知道。他俩决定将这块石头邮寄到中国科学院去。几天后,阎志有接到了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所恐龙专家赵喜进的来信,说让保护好现场,他们很快就来。   

阎志有

    3月下旬,赵喜进和辽宁省及朝阳市的一些考古专家来到了黄花沟。经专家考察认为,这是一种属于鹦鹉嘴龙的恐龙化石,一亿多年前这种动物像蚂蚁一样成群结队生活在湖泊、沼泽等潮湿地带。

    鹦鹉嘴龙是一种两足行走的以植物为食的小恐龙,因长有像鹦鹉一样的角质喙而得名。因胜利公社机关所在地的蒙古族名叫梅勒营子,所以这种恐龙就被命名为梅勒营鹦鹉嘴龙。科学家研究命名任何一种生物,一般都由一个属名和一个种名构成。如梅勒营鹦鹉嘴龙中"鹦鹉嘴龙"是其属名,"梅勒营"是其种名。

    发现了鹦鹉嘴龙化石后,阎志有不管刮风下雨,一有时间就漫山遍野去找"龙"。一次,他又在山上发现了鹦鹉嘴龙化石并报告了有关部门,在专业人员到来之前,他和几个农民一直守在那里。就这样,十几年的时间,他发现了很多化石点。

    1987年7月18日上午,正在家里起土豆的阎志有,听说附近的南炉村出了鱼化石,马上走了十几里路赶到。与当地农民一起小心翼翼地挖掘着,突然铲出一块和鱼不一样的东西。他仔细一看,石头上隐约印着的是一只少了胸部的小鸟。

    后来,阎志有把这块化石交给了北京自然博物馆年轻的古生物专家饶成刚。饶成刚与美国芝加哥大学年轻的古生物学家鲍尔·赛雷诺对这件化石进行了研究,并于1992年2月在美国的《科学》杂志上发表了他们的研究结果。认为这只嘴里有牙、像麻雀大的小鸟是一种新的古鸟类,把它命名为三塔中国鸟(清朝初期朝阳城内有三座古塔,因此而被命名)。三塔中国鸟发现于地质学上叫"九佛堂组"的地层中,生活在大约1.2亿年前地质上称为早白垩世的时期。鲍尔·赛雷诺说,它具有一些恐龙的特征,很可能是由恐龙向鸟进化过程中的过渡类型。令人奇怪的是这只鸟具有许多始祖鸟那样的像恐龙的特征,但较古老的始祖鸟可能还主要生活在地上,还不太会飞,始祖鸟身上没有什么与现代鸟相似的骨骼特征。而这只鸟的飞翔能力较强,飞翔结构很发达,在树上造窝,一般不在地上活动。与此同时,这只小鸟还有许多原始特征,如翅膀上还有爬树用的爪子。鲍尔·赛雷诺说,发现这样一个处于恐龙和鸟类之间的过渡类型是一件令人振奋的事情。
 

三塔中国鸟化石

三塔中国鸟复原图

    三塔中国鸟的发现在世界上引起强烈反响,世界各国都争相报道这一发现。美国的《发现》杂志把这一发现评为当年全球一百项重大科技新闻之一。

    朝阳一带的化石宝库就这样被打开了,此后一个个惊人的发现接踵而来。

    华夏鸟类群

    1990年7月,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的3位年轻的古鱼类专家金帆、周忠和、张江永来朝阳采集鱼类化石,在发现三塔中国鸟之地西北20公里的朝阳县波罗赤乡南洼村干涸的西大沟里,周忠和发现了一块白鲟科的鱼化石,这是当时发现的长江白鲟已知最早的祖先。
     

周忠和在北票四合屯化石产地

    9月中旬,周忠和又来到这个荒凉的小山村,继续寻找鱼化石。在半个月的发掘中,他再也没有找到这种鱼化石,却意外地发现了两块鸟化石。其中一块特别完整,保存了完全的头骨,这就是后来被命名为燕都华夏鸟的那块化石。另一块后来被命名为郑氏波罗赤鸟。周忠和如获至宝,惊喜万分。此后,他和侯连海、金帆、张江永等,多次来这里发掘,一共挖到了30左右块鸟化石。

    南洼村一带也和发现三塔中国鸟的地方一样,都属于九佛堂组地层,地质时代都是1.2亿年前的早白垩世。但南洼村一带发现的鸟类,虽然基本都生活在同一时代同一地域,但它们的体质特征和适应方式却有很大的不同,这说明当时鸟类的演化在向着不同方向辐射。古生物学家们根据这些鸟类的不同特征,把它们分为燕都华夏鸟、郑氏波罗赤鸟、始华夏鸟、北山朝阳鸟和凌河松岭鸟等。
 

燕都华夏鸟复原图

燕都华夏鸟化石

    燕都华夏鸟

    1992年3月,周忠和等在中国的《科学通报》上首先报道了他们对燕都华夏鸟的研究。朝阳曾是前燕、后燕和北燕的都城,所以周忠和等把"燕都"作为这种鸟的种名。燕都华夏鸟是一种比麻雀还小的鸟类,保存比中国鸟还要完整,是当时发现的同一时期世界上最完整的鸟类化石。它保留了不少原始的特征,如嘴里有牙,无角质喙,翅膀末端有爪子。但它又具有一些进步的特征,如头骨进一步变轻变薄,脑颅加大,前肢基本发展成翅膀,嘴比较扁而长,前肢爪子的长度较小,而后肢爪子大而弯曲。所以,这种鸟适于树上生活,可能以小鱼等动物为食。

    郑氏波罗赤鸟,"郑氏"是纪念已故中国科学院动物研究所鸟类学家郑作新院士,他是中国鸟类学界的泰斗人物。这种像麻雀一样大的鸟,吻部短而高,近似现生猛禽的吻端构造。它的前颌骨上没有牙,龙骨突还不发达。它在向着掠夺性食肉类猛禽方向发展演化,比三塔中国鸟更进了一步,它的捕食能力更高了。由于它的牙齿逐渐退化,但为了适应树栖生活,它有像现生鹦鹉那样的粗短而带有钩状的嘴,既能吃坚硬带壳的食物,又能咬住树木帮助脚爪栖身于树上。它的脚部结构显示,其树栖的能力超过了中国鸟和华夏鸟。
 

郑氏波罗赤鸟化石

北山朝阳鸟化石 

凌河松岭鸟化石

    北山朝阳鸟,它的发现是意外的收获。1991年秋,古脊椎动物与古人类研究所的几位专家,正准备结束在波罗赤乡的发掘时,古鸟类专家侯连海却从被倾倒的废石中,劈出一件鸟化石。这一鸟类化石的保存并不完整,缺失了头骨、前肢和后肢下部,但科学家在它的胸廓中发现了钩突结构,这是在中国中生代鸟类中的首次发现。北山朝阳鸟形体较大,具有很强的飞行能力。在分类上它属于今鸟类,代表了比较进步的一个类群。

    凌河松岭鸟,胸骨发达,形体较小,可能向着适应滨岸、涉水鸟类演化,也属于今鸟类。

    包括三塔中国鸟在内的,在九佛堂组地层中发现的这些古鸟类,统称之为华夏鸟群。

    华夏鸟群的发现,在世界古生物界刮起一阵"中国风"。世界著名古鸟类学家、美国史密森研究院奥尔森教授称:"中国早白垩世鸟化石的发现也许可以称得上自始祖鸟发现以来最重要的鸟类发现。"

    孔子鸟群

    1993年盛夏时节,长春地质学院年轻教师汪筱林在锦州市义县枣茨山做野外工作时,听村里很多人说本村杨雨山家有一个像鸡那么大的恐龙化石,汪筱林把这件事写信告诉了古鸟类专家周忠和。金秋十月,周忠和与本所研究哺乳类动物的年轻人胡耀明来到枣茨山见到了这件化石。发现这件化石并不是什么恐龙,而是一个满洲鳄。在返回北京途经锦州时,他们一起来到了化石收藏者张和家。张和拿出一件化石,说是哺乳动物。周忠和看后说,这不是哺乳动物,可能是鸟类,但是特征比较奇特,他也不敢十分肯定。    

圣贤孔子鸟化石

    1994年初,周忠和收到杨雨山的来信,说他收到一块有羽毛的鸟化石。周忠和与侯连海及本所年轻的恐龙专家尤海鲁等来到杨雨山家,发现这是一种新的鸟类化石,保存下来的主要是腿部、腰带等骨骼和羽毛。周忠和等返回北京途经锦州时,又来到了张和家,再次看了上次他们看过的那块鸟化石。周忠和与侯连海研究认为,这两块鸟类化石是同一种鸟。     

    1995年,侯连海、周忠和等先后在中国的《科学通报》和世界上最具权威的科学期刊英国的《自然》杂志上报道了他们对这种鸟的研究发现。认为这是除始祖鸟外世界上发现的最早也是最原始的鸟类。为了纪念中国古代伟大的思想家和教育家孔子,把它命名为圣贤孔子鸟。     

川州孔子鸟

    孔子鸟和始祖鸟一样,像鸡一样大小,也保留一些比较原始的特征,如翅膀上还有锋利的指爪,头骨各骨块没有像现生鸟类那样愈合在一起,胸骨短平而不具龙骨突,不能附着发达的胸肌,因而飞行能力不强。但它也有一些比始祖鸟进步的形态特征,如始祖鸟没有像现生鸟类一样的角质喙,而孔子鸟是已知最早有角质喙的鸟类。始祖鸟的嘴里有牙,孔子鸟的牙已经退化。始祖鸟保留有爬行类长长的尾巴,孔子鸟的尾椎骨已变得很短,最后几节还愈合为尾综骨。特别是孔子鸟的肱骨上已经出现了气囊,这是始祖鸟所没有的。鸟类骨骼上出现气囊,一些骨骼变空变薄,这样可以减轻体重增加空气浮力,有利于飞行。一般认为始祖鸟飞行的能力还不强,或许更多的是滑翔,圣贤孔子鸟已有了比较强的飞行能力。

    张和所提供的鸟化石,是辽西发现的第一只孔子鸟。它和杨雨山提供的鸟化石都产自于在北票市上园镇炒米甸子村尖山沟。
 

孙氏孔子鸟复原图

孙氏孔子鸟化石

    1995年初夏,侯连海来到尖山沟附近的黄半吉沟考察时,一位教师把一块在当地发现的化石交给了他。这块化石上只保留了一只鸟的左腿下部。但侯连海研究发现,这是一种比圣贤孔子鸟更原始的鸟类,是孔子鸟的一个新种,侯连海把它命名为川州孔子鸟(因北票市在辽金时期属于川州)。川州孔子鸟的趾爪粗壮而不太弯曲,因而推测其主要为地栖生活。树栖鸟类的趾爪弯曲度较大,这样便于抓握树枝。

    朝阳县一位叫梁士宽的化石收藏者,先后于1996年4月和10月,把一二百块非常精美的各种化石交给中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和植物所的专家研究,其中有鸟类、鹦鹉嘴龙、鱼类、龟类、苍蝇、蚊子、蚂蚱、虾、三尾拟蜉蝣和植物等。

    在梁士宽提供的鸟类化石中,有一块发现于四合屯化石产地,保存非常精美。侯连海研究发现,这种鸟属于孔子鸟的又一个新种。它与圣贤孔子鸟和川州孔子鸟有着不同的显著特征,其上颌吻端有特殊的豁口、最后3个腰椎突愈合。形态特征上有许多比较进步的方面。侯连海为这种鸟建立一个新种,命名为孙氏孔子鸟(孙氏为梁士宽已故的妻子)。

    1997年,锦州市化石收藏者杜文雅,把一块在北票市章吉营子乡李八郎沟发现的鸟类化石交给侯连海研究。在1999年6月17日出版的英国《自然》杂志上,侯连海、周忠和以及他们的美国同行报道了研究成果,称这种鸟也是孔子鸟的一个新种,把它命名为杜氏孔子鸟。杜氏孔子鸟是比圣贤孔子鸟小的种类,化石上具有清晰的角质喙印痕和双弓型头骨,下颌骨前部比较细。它的上颌骨较圣贤孔子鸟向前突出,下颌较孔子鸟向前扩展,指爪没有圣贤孔子鸟那样伸长和强壮,胸骨比较拉长。

    发现孔子鸟的地层叫义县组。早白垩世,距今1﹒25亿年左右。

    孔子鸟的发现,一举震撼了世界古生物界。一些世界著名的古生物学家称这一研究发现是"革命性的发现"、"20年来古生物界最重要的发现"。美国的《发现》杂志1995年时已把孔子鸟的研究发现评为全球一百件重大科技新闻之一。由于新种孔子鸟的不断发现和研究,1998年《发现》杂志又把孔子鸟的研究和其它中国化石的发现一起评为当年全球一百件重大科技新闻之一。
   

杜氏孔子鸟化石

    后来,义县组地层中又发现了被命名为长趾辽宁鸟、步氏始反鸟、横道子长城鸟、娇小辽西鸟等化石。义县组发现的这些古鸟类,被称为孔子鸟类群。

    华夏鸟类群的新发现

    上河首,是继波罗赤、尖山沟、四合屯以后,朝阳地区发现的又一个可以与德国的索伦霍芬相提并论的化石产地。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所继在波罗赤、尖山沟和四合屯的化石发掘后,2000年又在上河首进行了两次发掘,发现了被命名为朝阳长翼鸟和马氏燕鸟两种新鸟类。 

朝阳长翼鸟化石

    朝阳长翼鸟

    具有类似现代鸟类有稳固的胸廓供发达的肌肉附着,并具有较长的前肢,表明它具有较强的飞行能力,故而有长翼之称;它的嘴较长,表明它适宜水中捕食;它的后肢拇趾与其它三趾对握,表明它适宜树栖生活。马氏燕鸟,因朝阳为"三燕古都"和纪念美国古鸟类学家马丁而名。这种鸟个体较小,颌部有牙,在飞行结构上与现代鸟类已没有明显的区别。

    大平房,是继上河首之后又一个世界级化石产地。2001年下半年,古脊椎动物与古人类研究所的专家在这里收集到一件鸟类化石,经过专业人员在显微镜下长达3个多月的精心修复,一个长达70多厘米的大型鸟类露出了本来面目。这个比始祖鸟晚3000万年的鸟类,其原始性却仅次于始祖鸟。始祖鸟虽然有进步的鸟类羽毛,却拖着一条像爬行动物一样的尾巴,成为恐龙向鸟类过渡的重要证据。而这只鸟保留着一根由20多枚尾椎骨组成的细长尾巴。现代鸟类和绝大多数古鸟类尾椎骨数量不多,最后几节愈合成叫"尾综骨"的骨杆,以供尾羽附着。在迄今发现的鸟类化石中,唯有这只鸟和始祖鸟一样,保存了完整的尾椎骨而没有尾综骨。这些特征和驰龙类恐龙十分相似,说明鸟类和这类恐龙关系十分密切。这只鸟的第二脚趾特别发育,和奔龙类、伤齿龙类的小型兽脚类恐龙相似。周忠和、张福成在2002年7月出版的英国《自然》杂志上报道了他们的研究发现,根据它的原始性特征把它命名为原始热河鸟,属名热河是因朝阳一带被化石学术界称为热河生物群。

    周忠和等报道称,原始热河鸟体内保存了许多植物种子化石,这在中生代的鸟类研究中是首次报道。在我国发现的数百件鸟类化石中,这是第一件保存了有关食性的直接证据。非常有趣的是,原始热河鸟的牙齿已经十分退化,但是上下颌都十分粗壮发达,推测可能是为了适应吃种子的需要。另外一个有趣的现象是它体内的种子都比较完整,保留了比较新鲜的外表。虽然这些种子属于什么样的植物,是属于被子植物还是裸子植物,还需要进一步的证据和研究,但可以反映出当时草木繁盛,果实累累的生态景象。热河鸟体内保存的种子化石表明,鸟类的食种子行为在鸟类演化很早的阶段已经开始出现。同时,这一化石还为研究动植物的相互关系和协同演化提供了一个很好的材料。
 

朝阳长翼鸟复原图

鸟类进化展示

    朝阳一带的鸟类化石,无论在种类方面还是数量方面或者保存之精美方面,在全世界都是无与伦比的。这些化石的发现与研究,为认识早期鸟类的演化辐射和古生态提供了独特的窗口。这些同期不同类的鸟,在大小、运动和生活方式等方面的差异表明,到了早白垩世鸟类已经出现了快速的生态分化现象,并形成多个支系向前演化发展。有些代表原始、保守的一类,如孔子鸟、热河鸟、华夏鸟、中国鸟等,它们处在鸟类进化的旁系上,到白垩纪末或之前,像恐龙一样绝灭了。唯有一个支系,代表的是进步的一类,如辽宁鸟、朝阳鸟和松岭鸟等,它们有可能演化成现生鸟类。      

马氏燕鸟化石  



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