揭秘古鳥(niǎo)食譜

原始熱河鳥(niǎo)復(fù)原圖

鳥(niǎo)類的先祖

——原始熱河鳥(niǎo)

早白堊世熱河生物群（距今1.35～1.20億年），以遼寧西部、河北北部和內(nèi)蒙古東南部為核心分布區(qū)，是世界級(jí)的陸地特異埋藏化石寶庫(kù)（規(guī)模大、類型豐富）。這其中就包括鳥(niǎo)類的先祖——原始熱河鳥(niǎo)（以下簡(jiǎn)稱“熱河鳥(niǎo)”）的化石。

熱河鳥(niǎo)喙部粗壯，但只有幾顆很小的牙齒。與今天的鳥(niǎo)類不同，它的尾巴像恐龍一樣，由20多節(jié)骨質(zhì)尾椎組成。作為最早的鳥(niǎo)類譜系之一，對(duì)其食性的研究不僅可以全面了解鳥(niǎo)類生態(tài)多樣性的起源，而且有助于解開(kāi)鳥(niǎo)類與開(kāi)花植物間的共同進(jìn)化之謎。

植硅體

那么，鳥(niǎo)類與植物間的共同進(jìn)化之謎指的是什么呢？原來(lái)，現(xiàn)代鳥(niǎo)類和植物在種子傳播、授粉、吸食花蜜機(jī)制等方面存在密切的互惠關(guān)系。研究人員猜測(cè)，古鳥(niǎo)類在被子植物起源和早期多樣化中發(fā)揮著關(guān)鍵的共同進(jìn)化作用。然而，因?yàn)橐恢比狈χ苯拥幕C據(jù)，這樣的假說(shuō)很難被驗(yàn)證。如今，關(guān)于這一假說(shuō)的研究有了突破性進(jìn)展。

穿越億萬(wàn)年的“證據(jù)”

不同于獸腳類恐龍（大多是肉食性的、小部分次生性植食或雜食），很多中生代的鳥(niǎo)類以植物為食。牙齒的退化、腹部富集的胃石（由食物殘?jiān)c多種物質(zhì)在胃內(nèi)形成的、不能排出胃腔的塊狀結(jié)構(gòu)）都是它們植食性的間接證據(jù)。它們的胃部還保存了種子化石。

但是，這些種子化石究竟屬于裸子植物還是被子植物？用什么方法才能鎖定它們的類型呢？是否存在這樣一種物質(zhì)，經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的沉積，仍然可以攜帶大量信息呢？答案是肯定的，這就是植硅體——一種微體植物化石。

植硅體指的是某些高等植物從地下水中吸取了可溶性二氧化硅，二氧化硅會(huì)沉淀于植物細(xì)胞內(nèi)部或者外部位置，從而形成含非晶態(tài)的二氧化硅顆粒。植硅體具有耐酸、耐高溫、抗分化、分布廣的特性。

植硅體告訴我們

熱河鳥(niǎo)到底吃什么

在熱河鳥(niǎo)化石腹腔的肋骨附近，研究人員發(fā)現(xiàn)了類似消化道殘留的黑色炭化膠結(jié)物。用CT掃描這一黑色部位，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部還隱藏了少數(shù)表面光滑、橢圓形的胃石。這些胃石和殘留物混雜在一起，在特殊的埋藏環(huán)境中被保存了下來(lái)。經(jīng)過(guò)多次嘗試，研究人員從中成功提取出了植硅體。

為了明確這些植硅體的來(lái)源，研究人員整理對(duì)比了4000余種植物的植硅體數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谛螒B(tài)和紋飾上與現(xiàn)生木蘭類植物葉片植硅體最為接近，這說(shuō)明熱河鳥(niǎo)的葉食性。

同時(shí)，研究人員還發(fā)現(xiàn)了可能來(lái)自雙子葉植物（胚具2枚子葉的被子植物）葉片毛細(xì)胞組織的毛基型植硅體，進(jìn)一步佐證了熱河鳥(niǎo)的葉食性。

?熱河鳥(niǎo)化石（供圖/吳妍）

作為補(bǔ)充性分析，研究人員對(duì)熱河鳥(niǎo)和現(xiàn)生鳥(niǎo)類主要支系的下頜（hé）三維幾何形態(tài)數(shù)據(jù)集進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，熱河鳥(niǎo)的下頜形態(tài)與麝雉（生活在南美洲熱帶森林中，主要以葉子為食的現(xiàn)生鳥(niǎo)）十分接近。這一結(jié)果進(jìn)一步印證了由植硅體分析得出的熱河鳥(niǎo)食葉習(xí)性的結(jié)論。

由此可知，早期鳥(niǎo)類不僅可以從水果和種子中獲得能量，還可以從更難消化的葉子中提取營(yíng)養(yǎng)。更重要的是，我們知道了這是來(lái)自被子植物木蘭類植物的葉子。

回到文章開(kāi)頭的那個(gè)問(wèn)題，鳥(niǎo)類與開(kāi)花植物之間是如何共同進(jìn)化的？通過(guò)對(duì)熱河鳥(niǎo)食性的研究，我們發(fā)現(xiàn)，白堊紀(jì)早期，鳥(niǎo)類經(jīng)歷了一場(chǎng)特別的進(jìn)化，那里不僅有食魚(yú)的今鳥(niǎo)類、食蟲(chóng)的反鳥(niǎo)類，還有大量以植物為食、處在鳥(niǎo)類進(jìn)化支系基干位置的熱河鳥(niǎo)。和我們今天看到的鳥(niǎo)類多種不同食性類似，早在1億多年前的遼西地區(qū)，伴隨著開(kāi)花植物的繁盛，鳥(niǎo)類在演化中也開(kāi)始了新的嘗試。

中國(guó)科學(xué)家通過(guò)植硅體研究，為熱河生物群譜寫了一頁(yè)精彩的篇章。我們仿佛看到，1.2億年前，一只身披華麗羽毛的大鳥(niǎo)正是鳥(niǎo)類的祖先之一——熱河鳥(niǎo)，它扇動(dòng)寬闊的雙翼，飛上枝頭，在木蘭樹(shù)上悠閑地吃著果實(shí)與樹(shù)葉。

（責(zé)任編輯 / 高琳 代竹蕊? 美術(shù)編輯 / 周游）