地学

琥珀里的奇怪尾羽,竟藏着鸟类祖先谈恋爱的秘密?

惠家明 发表于  2018-12-17 18:18

|· 本文来自“我是科学家”·|

长久以来,鸟类的形象在世界各族文化中都有很高的出镜率。人们喜爱鸟儿,不仅是欣赏它们飞翔的身姿与动听的歌喉,更是痴迷于它们色彩靓丽的羽毛。

从孔雀尾巴到极乐鸟的围脖,炫彩的“羽装”在鸟儿找对象、谈恋爱的时候可是重要的“加分项”。而科学家们之前也提出,鸟类的这种打扮技能有可能是“祖传”的,远古鸟类祖先可能早已拥有了用来求偶炫耀的特殊羽毛。不过由于以往发现的化石有限,人们一直没机会目睹那些羽毛的“真实风采”。

像孔雀和极乐鸟一样,在现生鸟类中,许多绮丽的羽毛装扮不是为了适应自然环境,而是为了吸引异性。图片来源:Wikimedia | Mel; Markaharper

而就在今天,《古地理学报》(Journal of Palaeogeography)发表的一项研究,为我们展示了鸟类祖先羽毛的“当年风采”——来自中国地质大学(北京)的邢立达等研究人员,在距今约一亿年前的缅甸琥珀中,找到了大批古鸟类的尾羽。他们发现,这些尾羽虽然不适合飞行,但却美丽异常,很可能是用来求偶炫耀的,其形态特征也和今天的鸟儿大相径庭[1]

本次研究发现的羽毛琥珀,应当属于一种古鸟类的尾羽。图片来源:邢立达团队

尾巴修长,对象好找

根据达尔文进化论的阐述,动物要想世代繁衍下去,除了赢得自然选择,还得赢得异性的芳心——也就是所谓的“性选择”。因此,我们在动物身上往往能发现一些奇特的生理结构。这些结构看似不适应自然环境,实则能够吸引异性,就比如雄性麋鹿过于庞大的角、雄狮威风凛凛但不利于散热的鬃毛[2]

同样的现象也出现在了鸟类祖先中。古生物学家很早之前就注意到,孔子鸟等原始鸟类常常拥有几乎与身体等长的尾羽[3]。虽说尾巴长一点儿能保持运动平衡,但是如此颀长的尾巴不仅对保持平衡无用,反而破坏了利于飞行的空气动力学结构。于是乎,研究者们推测认为,这种尾羽生来就不是用于飞行,而是用来满足性选择或是同类的交流需求。

以往的古鸟类羽毛大多是在压扁的化石中发现的,保存至今的形态信息非常有限。图片来源:Wikimedia | Laikayiu

可惜的是,以往发掘的尾羽化石都被压在石头缝里。原本是三维全彩的羽毛,经过亿万年岁月硬生生给挤成了二次元单色图。因此,古生物学家们很难了解到其真实面貌与功能。

不过这一次,邢立达团队发现的可是货真价实的琥珀化石,别说是根羽毛了,就算是块五花肉也能完好地保存上亿年。

果不其然,在这些缅甸北部出产的,埋藏年代距今约1亿年的琥珀化石中,尾羽结构大多保存相当完好,只是有些褪色。而像这样的琥珀化石,邢立达足足找到了31块。

偷工减料容易掉,这样的羽毛干啥用

利用立体显微镜、扫描电镜等设备,研究者们对琥珀里的羽毛进行了仔细观察。结果显示,此类羽毛属于一种特殊的“羽轴主导型羽”,只出现在孔子鸟、反鸟类、擅攀鸟龙类(耀龙)等古鸟类和极个别恐龙之中,而在现生鸟类身上不存在。也就是说,这批羽毛的主人应当是一种原始的鸟类。不仅如此,羽毛的一些微观结构在现生鸟羽毛中更是前所未见。

其中一块琥珀化石中展现的,有着成对出现的羽轴主导型羽,形态非常奇怪态。图片来源:邢立达团队

现生鸟类羽毛的羽轴是一根空心管,管内管外是封闭隔离的。就比如影视作品里出现的鹅毛笔,正是因为羽轴封闭,才能储存墨水充当笔杆子。相比之下,琥珀羽毛的羽轴好似“偷工减料”的半成品。它的形态相当于一个空心圆柱管子沿长轴对切一半,横截面不是封闭的圆形,而是个开放的“C”形。

琥珀羽毛的羽轴示意图。汉化:惠家明

羽轴主导型羽毛本就因为过长而不利于飞行,而开放的羽轴结构十分脆弱,进一步消减了羽毛的飞行能力。这就让人纳闷了,飞行可是鸟类的看家本领,到底是什么因素驱使古鸟类朝着这个奇怪的方向演化呢?

答案可能很简单:人家古鸟类压根儿没想靠这些尾羽来飞翔。

飘长的尾羽比短尾羽更醒目、美观,而“偷工减料”的羽轴结构不仅使羽毛更轻,也减少了长毛消耗的营养,降低了更换羽毛的成本。这些特征使得古鸟类能够靠羽毛臭美摆酷、吸引配偶,或是在同类中交流炫耀。

羽轴、羽支上存在色素沉着,指示这片羽毛可能曾是色彩斑斓的。图片来源:邢立达团队

针对羽毛色素的研究也支持了这一结论,因为研究者发现,琥珀中的羽毛在一亿年前应当是色彩斑斓、美艳十足的。在接受采访时,邢立达介绍说:“个别标本的羽轴和羽支具有横向色素沉着带,深棕色和无色带交替出现,这代表着黑素体的分布和浓度,表明这些古鸟类的尾巴很可能是斑斓的,非常养眼的。”

同时,研究者们还注意到,这些羽毛经常以成对的形式出现在琥珀中。对此,加拿大古生物学者皮埃尔·考克斯博士解释称,“这种现象表明羽毛或许很容易掉落”。易于脱落的羽毛在古鸟类打斗时可能会掉落一地,此后则成对地被树脂粘住,埋入地下形成琥珀。

尾羽容易掉落的特性也给古生物学家提了个醒:以往的研究中,研究者会以尾羽的有无来判断古鸟遗骸是公是母。现在看来,这种方法可不一定靠谱,因为我们说不清楚一具没有尾羽的古鸟遗骸究竟是雌性,还是掉了毛的雄性。

孔子鸟打斗的想象图。绘画:张宗达

那么,披上这身华丽羽毛的古鸟到底会展现出怎样的形象呢?很遗憾,由于琥珀只包含住了羽毛而没有其他身体结构,古生物学者很难确定羽毛主人的具体种属,只能通过推测与想象来还原它们大致的面貌。

即便如此,这些一亿年前忙着臭美的古鸟们留下的珍稀“财产”,也让今天的人们一饱眼福了!

不知留下这些羽毛的古鸟们,最后有没有找到中意的对象……图片来源:参考文献[1]

(编辑:Yuki)

参考文献:

  1. Xing et al. Ornamental feathers in Cretaceous Burmese amber: resolving the enigma of rachis-dominated feather structure[J]. Journal of Palaeogeography, 2018.
  2. Peyton M. West et al. Sexual Selection, Temperature, and the Lion's Mane[J]. Science,2002.
  3. O’Connor et al. Homology and potential cellular and molecular mechanisms for the development of unique feather morphologies in early birds[J]. Geosciences, 2012.

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全部评论(4)
  • 1楼
    2018-12-18 13:51 地球上的裸猿

    求偶么,无所不用其极。

    [0]
  • 2楼
    2018-12-18 14:34 天降龙虾
    引用文章内容:不知留下这些羽毛的古鸟们,最后有没有找到中意的对象……

    毛都掉成秃子了,还怎么找对象????琦玉老师,俺不是说你。。。

    [0]
  • 3楼
    2018-12-20 03:14 回马枪

    看到标题下意识会提到孔雀羽的结构色,没想到落空了。其实我也挺好奇,这跟不知所属的羽毛它主人有对象了没

    [0]
  • 4楼
    2019-01-02 22:26 qiaoqiao_6668877

    是的呀,这毛都掉完了,还找什么对象。

    [0]

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惠家明
惠家明 中科院古脊椎所研究生

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