文章開始前思考兩個問題:
1.鳥類的特徵是什麼?
羽毛、翅膀、堅硬的喙、沒有牙齒等。
2.鳥類是由什麼演化過來的?
恐龍,準確的說是小型獸腳類恐龍始祖鳥。但是從發現的始祖鳥的化石上看,始祖鳥依舊保留了爬行動物的特徵,比如有爪的前肢和長長的尾骨,還有爬蟲類的牙齒。
進化論和自然選擇說告訴我們,鳥兒為了適應環境才變成了這幅樣子。那麼我們不得不憑著進化論的演算法去考慮這樣一個問題:未來的鳥類會是怎樣的?
全文共計2800字,閱讀時間預計10分鐘,涉及專業知識較多,包括趨同進化(Convergent evolution0、伯格曼法則(Bergmann‘s rule)、地質年代、古生物學等,對於一些基礎生物學概念文中不過多解釋。額外說明:文章為進化論學派,一切建立在進化論成立的基礎上。
鳥究竟是不是恐龍進化來的?這件事是怎麼確定的
生物學家Thomas Henry Huxley提出了鳥類與恐龍之間的進化關係,它
對始祖鳥和各種史前爬行動物進行了仔細的對比分析,發現它與恐龍極為相似
。
但是在海爾曼(Heilmann)
《鳥類的起源》
一書裡,他經過比對並未在恐龍的遺骸中發現鎖骨,而鳥類有鎖骨,只不過被融合在一起形成了扇狀骨(叉骨)。鎖骨是相對脆弱的骨頭,因此有被破壞或至少被破壞而無法識別的危險。然而,在海爾曼寫書之前,實際上已經挖掘出了一些獸腳類的鎖骨,但是這些都被誤認了。
海爾曼對始祖鳥和鴿子骨骼解剖的比較
海爾曼堅定地認為
進化是不可逆的
,因此他只能抹去鳥類和恐龍之間的聯絡,將這種相似歸因於
趨同進化
。
1970年,Ostrom在荷蘭泰勒博物館中將翼手龍標本重新描述為始祖鳥的另一個骨架,標本主要有單翼組成,
這使Ostrom意識到始祖鳥和恐爪龍的手腕之間的相似性。
恐爪龍(左)始祖鳥(右)
然後Ostrom和英國古生物學家阿利克·沃克發表了一系列出版物,其中闡述了鳥類與獸腳類恐龍之間的許多相似之處,重振了鳥類與恐龍之間的聯絡。
中華龍骨化石
20世紀九十年代初,
在中國東北遼寧省的幾個白堊紀地質構造中發現了儲存完好的鳥類化石
,它們很快就被確認為是一個與獸腳類恐龍密切相關的
美頜龍
。令人驚訝的是,它的身體被長長的絲狀結構所覆蓋。這些被稱為
“原羽毛”
,
並被認為與鳥類的高階羽毛同源
。
美頜龍
至此,鳥類是由恐龍進化來的這一觀點成為主流。
在進化過程中,鳥類放棄了什麼又獲得了什麼
鳥類從在地上行走到可以在天上長時間飛行,必須改變自己的身體結構,才能適應環境的發展。
骨狀尾巴
鳥類的進化趨勢是減少解剖結構以減輕體重。消失的第一個元素是
骨狀尾巴
,它們的尾椎、椎骨等融合在一起形成單一的骨化。
孔子鳥
(Confuciusornis)就是這種趨勢的一個例子。雖然保持爪狀手指,也許是為了爬山,但它的尾巴呈單一骨化(比現代鳥類更長)。
孔子鳥化石
在整個中生代,儘管它們的翅膀已經進化到類似於許多現代鳥類的翅膀,但它們保留了
帶爪的翅膀
和
帶有牙齒的口鼻
部,而不是大多數形式的喙。
腿
在失去一條尾巴後,他們的腿迅速發展,演變為高度靈活且適應性強的工具。
喙和牙齒
孔子鳥的化石顯示它有喙,但沒有牙齒。它是已知的最早的有喙的鳥,
而沒有牙齒則說明現代鳥類牙齒的損失就發生在孔子鳥生活的時期。
胸骨
在
白堊紀
看到了更多的現代鳥類的一個更堅硬的肋骨隆突和肩部能夠允許一個強大的衝程,能夠持續動力飛行。但是一些南半球的鳥類,包括鴕鳥、鴯鶓、鶴鴕等不會飛的鳥,它們典型的特徵就是平胸不會飛。
當它們將自己的身體結構不斷加以改造,身體變得更加輕盈,骨骼更能適應高空的壓力,翅膀和羽毛可以幫助它們飛行和平衡身體,同時讓腿變得短小能夠讓自己在高空中更加靈活。
在幾千幾萬年的演化過程中,現代鳥類就誕生了,身體的特殊結構也穩定下來了。
鳥類目前的進化趨勢——它們會變成什麼?
任何生物都是隨著環境的變化,為了保證能夠讓自己生存發展下去,而做出相應的變化去適應環境的。然而環境的變化不是一朝一夕的,進化的速度就更加緩慢了。
人類無法在短時間內檢測到所有鳥類體內結構的變化,但是可以直觀地發現:
目前鳥類的滅絕速度比其它任何可能的新物種的形成或者其它物種的滅絕速度都要快。
自16世紀以來,滅絕的鳥類約150種,獸類約95種,兩棲爬行類約80種。
1500年以來,鳥類滅絕了1。3%,但是美國科學家研究表明,到本世紀末,將有
10%
的鳥類滅絕。
也就是說到2100年,至少1200種鳥類消失
。它們的滅絕速度遠超我們的想象。
另一個問題就是雜交,人類活動以及城市的擴張導致鳥類的棲息地迅速減少,一些鳥類的棲息地出現重疊。
雜交必然會帶來不同物種之間新的身體結構或者羽毛顏色等的改變。
但是雜交帶來的最嚴峻的問題還是對原始物種的破壞,當原始物種體內的原始基因越來越少,就已經不是原來真正意義上的該種生物。
現在已經在南美部發現的許多雜種蜂鳥可能對所涉不同物種保護構成威脅。
鳥類的滅絕導致的這一部分基因缺失以及雜交帶來的物種基因發生改變都可以看作進化的一種。按照達爾文的進化論來看,
“物競天擇,適者生存”
,這也許是鳥類選擇優秀的基因,淘汰落後的基因。但是不得不正視的是,
它們的滅絕多了人為干涉,不是在自然環境下滅絕的
。它們努力生存於弱肉強食的大自然,卻最終沒逃過人類的屠刀。
而近期更為直觀的資料表明,鳥類的骨骼的確發生了變化。
2019年12月,菲爾德博物館和美國密歇根大學聯合研究的成鳥類的形態變化發表在
生態學快報
。該研究使用了自1978年以來因與伊利諾伊州芝加哥市的建築物相撞而死亡的鳥類屍體。
該樣本由來自52個物種的70,000多個標本組成,跨越1978年至2016年。
研究表明鳥的小腿骨頭(代表身體大小)平均縮短了2.4%,而翅膀則延長了1.3%。
研究結果表明它們的形態變化是目前氣候變化的結果,也就是受全球氣候變暖的影響。
這一觀點來自
伯格曼法則,在寒冷地區鳥類的體型應該比溫暖地區的體型更大,因為體型大有利於儲存熱量,體型小有利於散熱。
研究者布萊恩·韋克斯表示:人們假設,隨著地球變暖,我們可能會看到身體尺寸減小的時間規律。
研究人員還透過短期波動進一步證明了這種聯絡,發現與前一年比,體型的變化始終隨著溫度的變化而變化。(但是由於一年中還發生了很多事情,有太多的不確定因素,所以這個研究結果我們暫且不採用好了。)
但是這一發現表明了鳥類已經在努力做出改變以適應全球變暖的氣候了。而近年來全球變暖的速度一直在加快,聯合國釋出了一份氣候報告,
警告稱全球氣溫最快將在2030年達到不可逆轉的臨界點
。到那時鳥類又會變成什麼樣子呢?
體型越來越小,翅膀越來越長?
物種的穩定性與多樣性還是要看環境的穩定性和多樣性,現在全球變暖、物種滅絕加快、環境破壞的情況下,是極不利於保持物種的穩定性的。我們不但要認識到這件事情的嚴重性,更要落實到行動上,讓這些生物回到它們熟悉的家!
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