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牙齿演化特征研究揭示鸟类如何躲过大灭绝

2020-04-24 古脊椎动物与古人类研究所
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  恐龙的后代——鸟类,是如何躲过六千五百万年前的大灭绝事件的,一直是科学家亟待解答的问题。陨石撞击地球以及火山频繁活动导致的大量火山灰在大气中布满,导致地球终年不见天日,依赖光合作用的植物大量死亡,进一步造成植食性恐龙失去了主要的食物来源,最终导致食物链最顶端的肉食性恐龙,如暴龙等相继灭绝。在这一食物链崩溃引发的灭绝事件中,为何鸟类得以幸存?

  421日,学术期刊BMC Evolutionary Biology 在线发表了中国科彩票投注平台古脊椎动物与古人类研究所李志恒团队与同步辐射研究中心等多家合作单位共同完成的研究成果,对与鸟类亲缘关系最接近的非鸟类恐龙至古鸟类的牙齿演化特征进行了探讨,揭示鸟类与恐龙之间食性的差异很可能是其能够躲过灾变,幸存至今的关键

  研究团队通过同步辐射的高解析穿透式X-光显微镜,对小型非鸟类恐龙-包含伤齿龙、近鸟龙、小盗龙,以及古鸟类(见图2)-包含今鸟类、反鸟类、会鸟、热河鸟等牙齿的微结构进行对比观察和研究,发现尽管简单的釉质层在早期古鸟类中都有保留,但牙釉质与牙本质之间的多孔罩牙本质层(图3IGS所示)皆已消失,而多孔罩牙本质(porous mantle dentin)层被认为是肉食性恐龙牙齿中发育的、避免其在掠食过程中牙齿断裂的特殊避震保护结构。不仅在古鸟类中,本次研究的一种小盗龙标本的罩牙本质层也已经消失。这意味着鸟类与部分亲缘关系相近的恐龙,其牙齿不再需要特殊的力学保护结构;间接证实了其在饮食习惯,如咬合力与掠食性方面,与肉食性恐龙产生了极大差异,通过食性转换避开了与肉食性恐龙对食物生态位的竞争,适应能力极大提高,度过最艰难的时刻。相较于古鸟类的普遍性植食或杂食化的演进趋势,虽然非鸟类恐龙的少数类群,如小盗龙,也发生了趋同演化,但仍难以避免灭绝的危机。

  

  图1 植食性古鸟类 (左)和小型掠食性恐龙(右)的生态复原场景。与肉食性恐龙同处在一个生态系统下的中生代鸟类,演化出不同的取食习性,例如以种子、果实为主的植食性和以小型昆虫为食的杂食性,避免了直接与肉食性恐龙的食物竞争。(郑秋旸 绘图)

  图2 白垩纪早期古鸟类-会鸟的化石标本。收藏于古脊椎所。(黑色箭头标示牙齿位置)。(李志恒 供图)

  图3 白垩纪古鸟类与小型非鸟兽脚类恐龙的牙齿内部微结构演化(a-伤齿龙, b-近鸟龙, c,d-小盗龙, e-反鸟未定种, f-今鸟类, g-长翼鸟, h-会鸟)。高解析同步辐射显微影像显示出牙齿中多孔罩牙本质(IGS)在古鸟类和一小盗龙中已消失,提供了食性转化的演化证据。(李志恒 供图)

打印 责任编辑: 叶瑞优

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