鸟类的起源和发展电子教案

鸟类的起源和发展

鸟类的起源和发展

摘要:鸟类是现生生物中最具特色的动物之一,以其发育了许多独特的形态特征区别于其他的现生生物,如羽毛、角质喙、中空的骨骼、叉骨、具龙骨突的胸骨、尾综骨、对握状的脚趾等等。长期来人们一直想知道鸟类究竟由哪一类生物演化发展而来。但苦于化石材料的贫乏,鸟类的起源问题一直是个令人头疼的迷团,困扰我们长达140多年。但是随着中国辽西中华龙鸟、原始祖鸟、尾羽鸟等珍稀化石的发现,国际鸟类起源问题已基本上得到解决。越来越多的人相信:鸟类是由恐龙变来的,现代的鸟类就是恐龙的后代,是长羽毛的“恐龙”。

关键词:鸟类;起源;演化;恐龙;化石。

鸟类起源研究的历史可追溯到19世纪60年代初,即在伟大科学家达尔文出版他的巨著《物种起源》后的一年。1860年,德国巴伐利亚州索伦霍芬地区晚侏罗世泻湖相灰岩中发现了一件单根羽毛的化石。这根羽毛化石长约6.8cm,宽约1.1cm,不对称发育,清晰地显示出羽轴、羽片、羽枝等结构,被德国学者H.V.迈伊尔(H.V.Meyer)确认是“鸟类”的羽毛(标本现保存在德国柏林博物馆)。1861年,巴伐利亚地区又发现一件既有羽毛、又有骨架的生物化石,H.V.Meyer将其命名为印板石始祖鸟(Ar-chaeopteryxlithographica,Meyer),原意为“古代长羽长的生物”(标本现保存在英国自然历史博物馆)。此后,在长达140多年的时间内,德国巴伐利亚索伦霍芬地区共发现了8块始祖鸟标本,其中尤以1877年发现的第三块始祖鸟标本保存最精美(标本现保存在德国柏林博物馆)。

德国始祖鸟的发现是国际古生物研究历史上的一件大事,是当时支持达尔文进化论的最有力的证据,因为它显示出了许多介于爬行类(恐龙)和鸟类之间的过

渡特征。譬如,嘴里长有牙齿,跖骨没有愈合成跗跖骨,腓骨与胫骨等长,前肢掌骨没有愈合成腕掌骨,肋骨短小且没有钩状突,有一条由20多节尾椎组成的长尾巴等特征都是始祖鸟的近祖(爬行类)性状;身上长有羽毛(羽毛已有分化,如初级飞羽、次级飞羽、体羽、尾羽等),耻骨后向伸展,锁骨愈合成叉骨,第三掌骨已开始与腕骨愈合,拇趾与其他三趾对生等特征是始祖鸟的近裔(鸟类)性状。在当时的情况下,人们将始祖鸟归于鸟类的原因主要在于其发育了羽毛。假如没有保存羽毛印痕的话,始祖鸟当时很可能不会被归于鸟类。事实上,有两个没有保存羽毛的始祖鸟化石当时就被误定为翼龙的一个新种和一种小型的兽脚类恐龙———美颌龙。尽管今天人们已经认识到,鸟类是恐龙的后代,是在漫长的地质岁月中由小型食肉性恐龙逐渐演化而来的,但在140多年前,人们根本就没有想到鸟类与恐龙之间会有什么关系,也不知道鸟类究竟是由爬行动物中的哪一类群演化而来。

140多年来,人们一直围绕鸟类的起源问题展开了激烈的争论,并提出了各种各样有关鸟类起源的假说,如“槽齿类起源假说”(“Thecodong Hypothesis”)、“鳄类姊妹群起源假说”(“Crocodile Sister-group Hypothesis”)、“恐龙姊妹群起源假说”(“DinosaurSister-group Hypothesis”)、“初龙起源假说”(“Archosauria Hypothesis”)、“鱼类起源`假说'”(“Fish Hypothesis”)和“兽脚类恐龙起源假说”(“Theropod Hypothesis”)等。

1999年2月在美国耶鲁大学召开了一次“奥斯特隆鸟类起源和早期演化国际学术讨论会”,同时中国地质博物馆和耶鲁大学匹宝迪古生物博物馆也联合举办“中国长羽毛的恐龙与鸟类起源”专题展览。这次会议盛况空前,来自世界各国大约500多位科学家出席了会议，大会报到的当晚,耶鲁大学在匹宝迪博物馆举行了题为“扬子之夜”晚会,为世界各国的科学家接风洗尘。与会专家学者以“一边

倒”的绝对优势接受了“鸟类是由小型兽脚类恐龙演变而来”的理论。耶鲁大学“奥斯特隆鸟类起源和早期演化国际学术讨论会”的成功召开,标志着国际鸟类起源问题已获基本解决。但是由于中国辽西中华龙鸟、原始祖鸟、尾羽鸟等珍稀化石的发现,不仅使越来越多的人相信鸟类是由恐龙演变而来的,而且也向人们揭示了这样一个事实:恐龙并没有完全绝灭,现代的鸟类就是恐龙的后代,就是现生的长羽毛的`恐龙'。

为什么我们相信鸟类是由小型兽脚类恐龙演变而来的呢?因为鸟类和恐龙两者在生物学(Biology)和解剖学(Anatomy)上确有许许多多共有的相同特征。譬如,鸟类是卵生动物(Ovipara),恐龙也是卵生动物;鸟类是温血动物(Warm-blooded animal),恐龙中的食肉性恐龙(Carnivorous dinosaurs),至少虚骨龙类(Coelurosaurs)是温血动物。迄今为止,人们还没有发现任何可以用来区分鸟类与恐龙的生物学标准。与此相反,人们却在两者之间找到了许多内在联系和演化趋势。例如,由食肉性恐龙带锯齿的牙齿(Teeth with serration)逐渐变为简单光滑的牙齿(Smooth teeth),最后变成鸟类无牙的角质喙(Beak);由食肉性恐龙的前伸型耻骨(Pubis pointed forward)逐渐变为下垂型耻骨(Vertical pubis),最后变成鸟类的后倾型耻骨(Pubis pointed backward);由食肉性恐龙简单的前胸片(Breast plates)逐渐变为愈合的胸骨(fused breastbone),最后发展成鸟类适应飞行的带龙骨突的胸骨(Keeled sternum);由食肉性恐龙具数十节尾椎骨的长尾巴(long tails with many dozen caudalvertebrae)逐渐变为尾椎骨较少的短尾巴(short tailswith caudal vertebrae),最后发展为鸟类极短的尾综骨(Pygostyle);由食肉性恐龙的两根锁骨(Clavicles)逐渐愈合为`V'字形叉骨(fused clavicles或`V'-shapedwishbone),最后演变成鸟类的`U'字型叉骨(`U'-shaped furcula);由食肉性恐龙的5个多指节(Pha-langes)的手指