來自白堊紀的第一聲鳥鳴

飛雪

作為對天空的征服最為成功的一類脊椎動物，鳥類以其艷麗的羽毛、高超的飛行技藝及龐大的種類，吸引著無數(shù)專業(yè)人士和愛好者對其進行觀察和研究。而除此之外同樣迷人的，還有鳥類那獨特而婉轉(zhuǎn)的鳴叫聲。大多數(shù)鳥類，尤其是雀形目鳥類，能夠發(fā)出復(fù)雜而多變的鳴叫聲，這些鳴叫不僅造就了使人愉悅的花香鳥語，對于鳥類而言，更為重要的是在覓食、求偶、育雛等行為中起著極為重要的信息交流作用。

氣管交界，自帶“潘笛”

盡管人類也有復(fù)雜的發(fā)音方式和美妙的歌喉，然而鳥類的鳴叫方式，與包括人類在內(nèi)的其他脊椎動物有著很大的不同。對于人類來說，最為主要的發(fā)生器官是位于喉部的聲帶。人們在呼氣時，氣流流經(jīng)聲帶造成其振動而發(fā)聲。聲帶發(fā)出的聲音經(jīng)過喉部肌肉及口腔器官的調(diào)節(jié)，最終成為多變的人類語音。

而對于鳥類來說，它們的主要發(fā)音部位并非在喉部，而是位置更靠下方的氣管一支氣管交界處。在這里，環(huán)繞氣管、支氣管的環(huán)狀軟骨擴大，形成了一個較大的管狀空腔，稱為鳴管。鳴管部位的軟骨環(huán)間距較大，使得氣管壁和內(nèi)外側(cè)支氣管壁變薄呈膜狀，稱為鳴膜。當氣流通過時，鳴膜便會因振動而發(fā)出聲音。在鳴管周圍，附著有肌肉能夠調(diào)節(jié)鳴膜的緊張程度，以此改變發(fā)聲音調(diào)及旋律。更為奇妙的是，鳥類的鳴管在吸氣和呼氣時都能發(fā)聲，因此使得鳥類的鳴叫更顯婉轉(zhuǎn)優(yōu)美。這也就是為什么人們用希臘神話中變成潘神排笛的女神緒林克斯的名字——syrinx——命名鳴管了。

然而，鳴管這一重要的器官，以及鳴叫這種重要行為是如何起源和演化的，一直困惑著世界各地的研究者們。由于鳴管部位體積小，并且主要由軟組織構(gòu)成，因此保存有鳴管的鳥類化石屈指可數(shù)，為研究造成了不小的阻礙。

而就在最近，這項研究獲得了突破性進展。來自美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的JuIia Clarke團隊，利用高分辨率X光成像技術(shù)對一具來自白堊紀末期的鳥類化石進行了更為精細的研究。他們欣喜地發(fā)現(xiàn)了埋藏在巖石中的氣管一支氣管組織，并利用計算機重構(gòu)了迄今最為古老的鳥類鳴管結(jié)構(gòu)，為人們研究鳥類生理結(jié)構(gòu)和行為的演化提供了重要的參考依據(jù)。

晚白堊紀的維加鳥，叫起來像什么

形成這具化石的鳥類稱為維加鳥（Vegavis iaai），它的名字一部分來源于化石的發(fā)現(xiàn)地——位于南極洲南極半島東側(cè)的維加島，而另一部分來自于其鳥類（avis）的身份。當2005年維加鳥化石第1次在《自然》雜志上發(fā)表時，就已經(jīng)引起了一次轟動：通過對化石的測量和研究，人們發(fā)現(xiàn)維加鳥的體型和解剖結(jié)構(gòu)，十分類似于現(xiàn)存的鴨、雁和鵝類。盡管其并非現(xiàn)存雁鴨類的直接祖先，但依然被認為是雁形目鳥類的成員。但不要忘了，它所生活的時代，是大約6900萬年前的晚白堊紀。換句話說，這只古代的“鴨子”，極有可能翱翔于恐龍的頭頂之上。這也使得人們認識到，早在恐龍滅絕之前，鳥類這類恐龍的后裔，種類已經(jīng)相當繁盛了。

在對編號為MACN-PV19.748的維加鳥頭部化石的研究過程中，科學(xué)家們通過高分辨率X光斷層掃描（CT）技術(shù)，在化石內(nèi)發(fā)現(xiàn)了9件構(gòu)成氣管一支氣管部位環(huán)狀軟骨的痕跡。通過計算機重構(gòu)，科學(xué)家們建立了1個完整的維加鳥鳴管三維結(jié)構(gòu)模型。他們發(fā)現(xiàn)，維加鳥在氣管

支氣管結(jié)合處已經(jīng)發(fā)生了顯著的擴大，且在支氣管軟骨間出現(xiàn)了較大空隙。這些現(xiàn)象暗示這一部位已經(jīng)不僅僅是簡單的氣管一支氣管過渡區(qū)，而極有可能已經(jīng)成為了能夠發(fā)聲的鳴管。

為了進一步驗證這化石狀態(tài)的鳴管是否能真正起到發(fā)聲作用，科學(xué)家們選擇了12種現(xiàn)生鳥類和1種化石鳥類，同樣通過CT技術(shù)重構(gòu)了它們的鳴管結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，維加鳥的鳴管結(jié)構(gòu)十分類似于現(xiàn)存的疣鼻棲鴨（Cairinamoschata）

的相應(yīng)結(jié)構(gòu)，并且更為有趣的是，維加鳥的鳴管左右并不對稱，這也與疣鼻棲鴨及雪雁（Chen caerulescens）的特征相似。這些證據(jù)表明，維加鳥的鳴叫聲，很可能類似于鴨類和雁類的叫聲。

我們現(xiàn)在都知道，鳥類是一類小型獸腳類恐龍的后裔。那么，恐龍們是否也具有鳴管并通過鳴管發(fā)聲呢？科學(xué)家們同樣重建了現(xiàn)生的、演化關(guān)系與鳥類最為接近的短吻鱷的氣管結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示短吻鱷的氣管一支氣管交界處并不存在類似的擴大和縫隙結(jié)構(gòu)，這意味著短吻鱷只能通過非鳥類四足動物中傳統(tǒng)的聲帶進行發(fā)聲。在眾多恐龍化石中，迄今也尚未發(fā)現(xiàn)類似鳴管的結(jié)構(gòu)。與此相反，很多研究結(jié)果顯示恐龍可能更傾向于通過咽喉、口腔乃至顱骨等共鳴結(jié)構(gòu)進行發(fā)聲。

目前，很多傳統(tǒng)上認為是鳥類所獨有的特征，如羽毛、飛行等，已經(jīng)不再是鳥類的專利，而是在恐龍身上就已經(jīng)出現(xiàn)。而具有鳴管這一特征，卻只在鳥類中出現(xiàn)。和恐龍同時期的維加鳥具有鳴管，意味著鳴管這一特征應(yīng)是鳥類已經(jīng)完全和恐龍“分道揚鑣”后才出現(xiàn)的新特征。這一特征的出現(xiàn)，很可能來自于鳥類呼吸系統(tǒng)的變化。為了適應(yīng)能量消耗多、氧氣需求大的飛行運動，鳥類演化出了獨有而高效的雙重呼吸系統(tǒng)。而鳴管的出現(xiàn)，也恰好利用了雙重呼吸這一特點，做到能夠在呼氣和吸氣時都能發(fā)聲的功能。因此，鳴管很有可能是伴隨雙重呼吸的形成而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。另一方面，鳴管的產(chǎn)生，也使得鳥類間的溝通行為變得復(fù)雜，并會影響性選擇。因此鳴叫行為的出現(xiàn)，反過來對鳥類的演化同樣造成了潛在的影響。如今鳥類發(fā)達的大腦和復(fù)雜的行為，很可能就是拜鳴叫的出現(xiàn)所賜。鳥類開始鳴叫，其意義甚至不亞于古猿開始使用雙手。

因此，盡管這來自白堊紀的第一聲鳥鳴可能并不那么婉轉(zhuǎn)動聽，但這聲鳴叫，卻喚開了鳥類演化史新世界的大門。