热河生物群揭示了鸟类飞行起源的奥秘

　　2014年末著名的《Science》评选出了2014年度国际十大科技进展，鸟类起源与鸟类飞行起源研究排名第二，《Science》评述说，从恐龙到鸟的演化转变，将早期鸟类和恐龙化石与现代鸟类进行比较的一系列文章揭示了某些恐龙世系是如何发育成小型、体重轻盈的形态学构造的，这让它们能够演化成许多类型的鸟类并在大约6600万年前的白垩纪古近纪物种灭绝中存活下来。
　　《Science》杂志的评述，无疑是对于中国科学家尤其是研究热河生物群以及燕辽生物群的鸟类演化历史的中国科学家的最高褒奖，这也是中国科学家近十年来在国际学术界获得的最辉煌的学术成果之一，可以说由于辽西为中心的热河生物群与燕辽生物群的从上个世纪九十年代的带羽毛恐龙和早期鸟类化石的一系列重大发现，解决了鸟类起源于小型兽脚类恐龙以及鸟类的飞行起源的问题。这里谈谈热河生物群以及燕辽生物群的发现是如何解决鸟类的起源尤其是飞行起源的。
　　如前所述，在上个世纪九十年代一系列研究和发现的基础上，2003年1月23日出版的英国《自然》杂志以封面形式刊登了中科院徐星等人在鸟类飞行起源方面的最新研究成果，并评论他们这项工作是有关鸟类起源研究有史以来最为重要的工作。
　　《自然》杂志封面
　　四个翅膀的小盗龙化石
　　徐星等人通过深入研究发现于我国辽西早白垩纪的恐龙化石，发现这种被命名为顾氏小盗龙是鸟类的祖先，生活在距今1。1亿年前，奇特的是，这些恐龙的前肢和后肢都已经化为羽翼，成为长有四个翅膀的恐龙，这种特殊的形态在其它任何脊椎动物中还未曾发现过，而且翅膀的羽翼呈不对称形，表明已经具有飞行动物的特征，科学家推测，这些古氏小盗龙生活在树上，它们是借助重力，逐步通过降落、滑翔等阶段，最终掌握了现代鸟拍打式的飞行能力的。
　　小盗龙的发现，不仅为鸟类飞行起源提供了重要的信息，更重要的是，它使我们认识到，在恐龙演化过程中，有许多鲜为人知的过程，我们必须重新理解这些过程，发现它新的证据来更加完全完整的理解恐龙进化，恐龙演化可能比我们想象的远为复杂。由于恐龙是典型的地栖动物，因此学术界一直对鸟类起源有两大观点，大多数权威的古生物学家都相信鸟类的恐龙祖先是在地面奔跑过程中学会飞行的，而徐星等人的发现为自己鸟类树栖起源说提供了有力的证据。
　　小盗龙复原图
　　下面我们简单阐述一下这两种观点对立、解释相背的理论，即树栖起源假说与地栖起源假说。
　　树栖起源假说最早由Marsh（1880）提出，推测鸟类的祖先或早期鸟类的前肢可能发育了雏形羽毛，经过长期的自然选择，增强了它们在树林间跳跃时的滑翔能力，雏形羽毛不断进化，演变成飞行羽毛，最终获得了飞行能力。如前述，这一假说后来得到了许多学者的认可和支持，我国科学家在2003年发现了产于我国辽西早白垩世义县组的一种小型奔龙化石赵氏小盗龙，研究发现，认为赵氏小盗龙是一种可以振翅飞行并且栖居树上的小型恐龙，有力支持了树栖起源假说。
　　地栖起源假说亦称陆地奔跑起源假说，最早由Williston（1879）首次提出。他认为两足行走的恐龙在快速奔跑过程中，由辅助性的捕食、抓握和平衡功能的前肢逐渐拉长，演变为具有羽毛的翅膀，进而获得了滑翔乃至飞行的能力。有一些科学家认为地栖假说更合乎逻辑，更有道理。鸟类的祖先在一定条件下，完全可以本能地借助自然界中的各种有利地形、地物来滑翔或起飞，如较大的岩石块体、土堆、斜坡、陡坎、山崖、倒卧的树干、低矮的灌木等，而不是仅仅依赖于直立高大的树木。后来有一天，它们突然发现自己展开双翅后，能够从高处向低处滑翔，继而进行短距离飞行，最终能够自由翱翔于蓝天与大地之间。
　　中国地质博物馆的季强等2002年曾经报道了一件产自中国辽西早白垩世义县组的初鸟类化石中华神州鸟。认为中华神州鸟具有较强的飞行能力，但其第1趾（母趾）没有反转，与其他趾的方向相同，表明其具有陆地奔跑能力，而不具有抓握或树栖功能，有力地支持了地栖起源假说。
　　到目前为止，有关鸟类飞行起源的研究与讨论还没有结束，现有的研究材料还不足以对此问题过早得出结论。也许两种假说都有一定的道理，争论的焦点在于哪一种假说更合理，更具有代表性和普遍性。
　　不管是地栖起源树栖起源，热河生物群出土的化石都为其提供了充足的证据，究竟哪个占了上风，这就如同先有蛋还是先有鸡一样，令人着迷，也许2014年末著名的《Science》文中评述中国科学家对于热河生物群研究的最后一句话告诉了我们答案：尽管鸟类飞向了蓝天，但它们的飞行源自它们恐龙祖先的陆地奔跑。