古鳥尋蹤

鳥類，大自然中自由的精靈，展翅飛翔于天空之中。它們以艷麗多彩的羽毛、形態(tài)各異的身姿，婉轉(zhuǎn)動聽的鳴叫聲贏得無數(shù)人的愛慕與向往。鳥類在地球上已經(jīng)生活了1億多年，現(xiàn)代鳥類的種類數(shù)量達(dá)到了1萬多種，它們何時演化出來？它們的祖先是誰？它們在漫長的演化過程當(dāng)中都經(jīng)歷了哪些重要事件？這些問題一直讓古生物學(xué)家們十分著迷，促使他們不斷地去探索遠(yuǎn)古世界的奧秘。

熱河生物群的誕生和發(fā)展

縱觀世界各地，中生代的化石產(chǎn)地有很多，但重要且多產(chǎn)的化石產(chǎn)地卻屈指可數(shù)。德國南部索倫霍芬地區(qū)晚侏羅世地層中因發(fā)現(xiàn)了著名的始祖鳥化石而聞名于世：巴西東北部的阿勒萊皮盆地保存了大量的白堊紀(jì)的魚類、翼龍類，無脊椎動物等，尤其以魚類化石最為著名。與其他中生代化石寶庫不同，中國東北的遼西地區(qū)保存著比上述地區(qū)門類更為繁多的動植物化石。這處不可多得的化石產(chǎn)地早在20世紀(jì)中期就已有前人開始研究。根據(jù)當(dāng)時的行政區(qū)劃，遼西地區(qū)仍屬于熱河省的管轄范圍，因此，葛利普、顧知微等老一輩古生物學(xué)家將這里賦予了一個具有深厚歷史內(nèi)涵的名稱——“熱河生物群”。過去30多年間，在這片神奇的土地上，包括鳥類化石在內(nèi)的數(shù)以萬計精美的古生物化石猶如雨后春筍般的被大規(guī)模地發(fā)掘出來，令人振奮的新發(fā)現(xiàn)更是層出不窮。

熱河生物群的誕生和發(fā)展可以追溯到距今1.31億～1.2億年前，在地質(zhì)歷史上屬于白堊紀(jì)早期。1億多年以前，遼西地區(qū)曾是古樹參天，叢林密布，河流湖泊星羅棋布的自然環(huán)境，那里的生物類群繁盛而興旺，展現(xiàn)出了與現(xiàn)今世界截然不同的地貌環(huán)境。后來，由于火山爆發(fā)等地質(zhì)作用使大量的遠(yuǎn)古生命被封存在一層層的頁巖或是砂巖之中。由于沉積物的顆粒十分的細(xì)膩，我們經(jīng)?？梢栽谡业降幕嫌^察到難得一見的細(xì)微結(jié)構(gòu)，諸如羽毛、毛發(fā)、皮膚、肌束、氣囊和卵泡等多種印痕。

沉積巖就像一本萬卷書，記錄著地球的滄桑歷史。地質(zhì)學(xué)家按照地層形成的先后順序?qū)ζ溥M(jìn)行劃分，遼西熱河生物群中含有古鳥類化石的地層可以細(xì)分為三個組：最下層的是花吉營組，地質(zhì)時代大約為距今1.31億年前。河北省北部豐寧縣一帶發(fā)現(xiàn)的豐寧原羽鳥、里氏黎明鳥、鄭氏始孔子鳥等就源于這一層位.花吉營組是僅次于德國索倫霍芬地區(qū)晚侏羅世地層（大約1.55億年前）后第二古老的含鳥化石地層。位于中間層位的是義縣組，地質(zhì)時代在距今1.29億～1.22億年前之間。最上層的是九佛堂組，地質(zhì)時代為距今1.22億～1.20億年之間前。在義縣組和九佛堂組的地層中發(fā)現(xiàn)的古鳥類化石占整個熱河生物群中的絕大部分。

在熱河這片神奇的土地上。包括鳥類化石在內(nèi)的數(shù)以萬計精美的古生物化石猶如雨后春筍般被大規(guī)模地發(fā)掘出來。圖為拖著長尾巴的原始熱河鳥化石。

石破天驚的大發(fā)現(xiàn)

在20世紀(jì)七八十年代，古生物學(xué)家在遼西地區(qū)的熱河生物群中發(fā)現(xiàn)了大量的昆蟲、植物等化石，但鳥類等其他脊椎動物化石卻一直鮮有發(fā)現(xiàn)。遼西地區(qū)也一直默默無聞，很少為世人所知。然而，一切都在1987年的一天突然改變了。

朝陽市當(dāng)?shù)匾晃焕相l(xiāng)在離家不遠(yuǎn)的一條小河溝邊撿到了一塊“印刻”著動物骨架的石板。憑他多年的經(jīng)驗，他發(fā)現(xiàn)這塊石板與眾不同，便當(dāng)即就給北京自然博物館寫了一封信。北京自然博物館的古生物專家饒成剛教授收到來信后，立刻啟程奔赴朝陽。

經(jīng)過一天的車程，饒老師趕到老鄉(xiāng)家時已是深夜。當(dāng)時的遼西農(nóng)村電燈還沒有普及，他只能在煤油燈下觀看化石?？捎捎诠饩€太暗，翻來覆去也沒看出到底是什么化石。第二天饒老師便帶著這件化石回到了北京。

經(jīng)過中美古生物專家歷時三年的深入研究，最終確認(rèn)：這是我國中生代第一件幾乎完整的鳥類化石。因化石發(fā)現(xiàn)于朝陽，而朝陽的三座古塔聞名遐邇，遂將這一件珍貴的鳥類化石命名為“三塔中國鳥”。

在此之前，全世界范圍內(nèi)中生代的古鳥類除了始祖鳥以外其他的化石發(fā)現(xiàn)寥寥無幾，因此，三塔中國鳥的發(fā)現(xiàn)在國際上引起了軒然大波，被稱為“生物演化史上的最大發(fā)現(xiàn)之一”。研究成果于1991年發(fā)表在了國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上。三塔中國鳥的發(fā)現(xiàn)猶如拉開了遼西化石大發(fā)現(xiàn)的序幕。隨后，在中科院古脊椎所的周忠和老師等研究人員的不斷努力下，在遼寧省朝陽市波羅赤及其鄰近地區(qū)的九佛堂組地層中，相繼發(fā)現(xiàn)了一系列完整、精美的鳥類化石，這些化石填補(bǔ)了從侏羅紀(jì)晚期的始祖鳥到白堊紀(jì)晚期鳥類之間鳥類演化的巨大空白。

古鳥大家族

熱河生物群發(fā)現(xiàn)的數(shù)目眾多的鳥類化石展現(xiàn)出了恐龍時代古鳥類的多樣性。近30年來，熱河生物群中不斷發(fā)現(xiàn)的鳥類化石新屬種猶如一本不斷增加著的古鳥類花名冊，向人們講述著早期鳥類演化的精彩篇章，而每一件鳥類化石又無不令人感到驚艷、引人深思。這些口中長牙，翅膀長有鋒利指爪的古鳥們與現(xiàn)代鳥類相比，讓人感到十分驚異，但它們卻是鳥類演化的重要環(huán)節(jié)。熱河生物群中的古鳥類在1億年前的白堊紀(jì)已是一個包含了三大演化支系的大家族。

最原始的中生代鳥類——基干鳥類

熱河生物群中發(fā)現(xiàn)過多種類型的早期鳥類，其中有一類鳥化石的骨骼形態(tài)上與小型獸腳類恐龍十分相似，它們中的一些種類還長著一條長長的尾巴，這一類群的鳥化石代表了鳥類演化樹上最原始的分支類型，古鳥類學(xué)家稱其為“基干鳥類”?；渗B類的體型一般大于熱河生物群中的其他古鳥類，盡管它們中的有些物種仍然長著一條長長的尾巴（如原始熱河鳥），但它們的骨骼特征比生活在侏羅紀(jì)的始祖鳥更顯進(jìn)步。依據(jù)它們的腳趾形態(tài)和全身骨骼特征與現(xiàn)代鳥類進(jìn)行比較可知，熱河生物群中的原始基干鳥類多數(shù)屬于地棲類型。在有些基干鳥類（如朝陽會鳥）化石的腹部還發(fā)現(xiàn)了食物殘留物印痕。古生物學(xué)家推測，會鳥的食性以谷物和植物的果實為主。雖然現(xiàn)在對于基干鳥類的飛行方式和能力仍知之甚少，但通過對骨骼的形態(tài)學(xué)和羽毛的細(xì)微結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，具有尾綜骨的基干鳥類（如圣賢孔子鳥）已經(jīng)具有了一定的飛行能力。

最繁盛的中生代鳥類—一反鳥類

熱河生物群保存著另一類早期鳥類的代表類群——反鳥類。何為反鳥？原來，它們因其肩部的肩胛骨和鳥喙骨的連接方式與現(xiàn)代鳥類正好相反，因此得名“反鳥”。反鳥的尾巴已經(jīng)退化成了一節(jié)尾綜骨，胸骨也發(fā)育得十分進(jìn)步，有些物種還長有比較發(fā)達(dá)的龍骨突。它們甩掉了長長的尾巴，因此在飛行能力上更勝一籌。相對于具有尾綜骨的基干鳥類，它們與現(xiàn)生鳥類具有更近的親緣關(guān)系。

迄今為止，熱河生物群中發(fā)現(xiàn)并研究過的反鳥類達(dá)到了70多種，反鳥類也是中生代最為繁盛的一支古鳥類類群。反鳥類雖然保留了很多爬行動物的特征，不過它們的骨骼發(fā)生了一系列重要演變，朝著真正的鳥類邁出了一大步。這些演變包括翅膀上的翼指變短，翅膀骨骼比例和肩部結(jié)構(gòu)朝著更利于飛行發(fā)生著變化;其肩部結(jié)構(gòu)和胸骨的大小表明，反鳥類能用發(fā)達(dá)的大小胸肌來操控翅膀進(jìn)行飛行;它們翅膀的比例和尺寸也多種多樣，說明其飛行能力差別很大，演化的飛行模式也超乎我們的想象;有些小型反鳥類，如侯氏俊鳥、里氏黎明鳥，它們采用現(xiàn)代鳥類當(dāng)中如云雀等鼓翼與疊翅相互交替進(jìn)行的間歇性跳躍式飛行，這種飛行模式比原始的基干鳥類更勝一籌。早期反鳥類掌握了類似于現(xiàn)代鳥類高超的飛行能力，這也為它們適應(yīng)多樣的生活環(huán)境以及與其他鳥類和翼龍的生存競爭鋪平了道路。

現(xiàn)生鳥類的原始直系近親——今鳥型類

今鳥型類是熱河生物群最為進(jìn)步的一個古鳥類群?，F(xiàn)代鳥類就起源于早期今鳥型類的某一支系。熱河生物群中的今鳥型類在骨骼形態(tài)上己具有現(xiàn)代鳥類的明顯特征，它們身體輕盈，體型比同時期的反鳥類要大;雖然口中仍長有牙齒，但牙齒的尺寸已經(jīng)退化得很小，有些種類甚至已經(jīng)完全失去了牙齒;它們具有強(qiáng)有力的、發(fā)育有龍骨突的胸骨，為增大的飛行肌肉提供力量支撐。

白堊紀(jì)早期，今鳥型類占據(jù)了多種棲息環(huán)境，包括陸地、水岸附近等。其中一些種類非常適合水棲生活（如甘肅鳥類）。今鳥型類與反鳥類在尾羽上也存在著很大的差異，有些今鳥型類的尾羽是由多支具有羽軸結(jié)構(gòu)的正羽組成，在飛行中它們可以展開形成寬闊的翼面，以增強(qiáng)空氣動力學(xué)性能（如燕鳥）。這種扇形尾巴的演化是鳥類飛行過程中進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整的重大改進(jìn)，能為鳥類的飛行提供了更多的升力和靈活的機(jī)動性能。此外，我們在某些今鳥型化石的腹部還發(fā)現(xiàn)了胃石，說明它們具有吞食沙礫的行為，可能與現(xiàn)生鳥類一樣借此用于研磨消化食物（如甄氏甘肅鳥）。

30多年前，從中國東北的遼西地區(qū)這一片熱土之下出土第一件古鳥類化石開始，鳥類演化的歷史就被掀開了新的篇章。當(dāng)我們敲開一塊塊巖石，將沉睡已久的古鳥類們一一喚醒，讓我們終于可以一睹這些滅絕已久的美麗精靈的面貌。熱河生物群，這一地質(zhì)學(xué)上的瑰寶必將在未來帶給人類更多的驚喜，揭開遠(yuǎn)古生命演化更多的奧秘！（責(zé)任編輯 張虹）

結(jié)緣古鳥類，初次到遼西

作為一名地質(zhì)愛好者，中學(xué)時代我就開始喜愛收集各類巖石、礦物，至今在家中還收藏著我人生中采到的第一件珊瑚化石。說到遼西熱河生物群。我也是旱有耳聞。遼西發(fā)現(xiàn)的化石蘊(yùn)含著眾多生物起源和演化的奧秘，其中更是以“帶毛恐龍”——原始中華龍鳥和長著四個翅膀的“黑羽精靈”——顧氏小盜龍等—批“奇特”的化石而聞名于世。因此。遼西這片土地一直是我心馳神往的地方，夢想著有一天我能夠前往這里探索發(fā)現(xiàn)更多有趣的古生物化石。

2006年的夏天。一個偶然的機(jī)會我有幸參加了中科院古脊椎動物與古人類研究所主辦的海峽兩岸大學(xué)生古生物夏令營活動，跟隨古脊椎所的周忠和、汪筱林老師一起前往遼寧省西部地區(qū)進(jìn)行野外考察。

在那個蕩漾著世界杯激情的夏日，我們懷著無比激動的心情踏上了遼西之旅。客車駛過山海關(guān)后便進(jìn)入遼西境內(nèi)。遙望窗外，遠(yuǎn)處層巒疊嶂、丘陵起伏、溝谷縱橫、在藍(lán)天白云之下點綴著星羅棋布的村莊，經(jīng)過5個小時的車程我們終于來到了此行的第一站朝陽市。朝陽市是中國北方一座具有一千多年歷史的文化名城，擁有燦爛的紅山文化。即便在今天，這座古城依舊顯露著當(dāng)年鼎盛時期的歷史風(fēng)貌。漫步城中。只見三座裝點著佛教雕刻的古塔仍屹立在眾多古建筑和街巷商鋪之間。然而，誰又曾想到，1億多年前這里曾是遠(yuǎn)古動物的王國，演繹著生命進(jìn)化的華美篇章。

在隨后3天的時間中，周老師和汪老師帶領(lǐng)我們先后參觀了朝陽古鳥類地質(zhì)公園、北票四合屯化石產(chǎn)地和義縣化石產(chǎn)地，并在地質(zhì)考察中向我們講述著遼西熱河生物群的點點滴滴，使我收獲頗豐。這次難忘的野外經(jīng)歷徹底改變了我的人生志向，我義無反顧地踏上了學(xué)習(xí)古生物學(xué)的道路。

（作者劉迪，現(xiàn)為古鳥類研究的副研究員、博士）