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主讲人简介
周忠和:毕业于南京大学地质系,1999年获美国堪萨斯大学古鸟类学博士学位。同年入选中科院“百人计划”, 2000当选国际古鸟与进化学会理事,要研究中生代鸟类的进化。至今已经在“自然”和“科学”等许多国际一流学术刊物发表若干重要的古鸟类论文,1999中科院自然科学奖一等奖和2000年国家自然科学奖二等奖。
内容简介
大家知道, 鸟类作为人类的朋友,我们都非常关心它。那么我们鸟类学家更关注的是鸟类的现在和未来,对古生物学家来说,我们更关心的是鸟类的过去,看看我们了解鸟类的过去对我们认识鸟类的将来有没有什么启示,我今天主要给大家介绍的是鸟的起源和鸟的演化的历史。
始祖鸟的发现作为第一件比较重要的鸟类化石,对于刚刚诞生的达尔文《进化论》起到了非常重要的作用,我们看到的始祖鸟化石,有一根很长的尾巴,这个特征非常像爬行动物,那么它身体上披满了现代鸟类的羽毛,从羽毛的结构来说,和我们看到的现代鸟类已经没有太大的区别,正是这样一个进步的,还有一个原始的两种形状结合在一起,才使得始祖鸟成为一种进化的一种缺失环节,所以成为当时支持达尔文进化论的一个重要根据。
鸟类起源的研究,大概经过了这样几个阶段,从1868年最早由赫胥黎提出了鸟类起源于恐龙的假说以后,这个假说就流行了几十年,大约半个世纪;到了1927年以后,另外一种学说,称为槽齿类的起源学说,所谓槽齿类,就是说比恐龙更加原始的一种化石类群;从1973年到1985年,这是恐龙起源说的一种复兴;从1986年一直到现在,实际上是现在恐龙起源学说一种不断地盛行,就是说越来越多的化石证据支持了这样的一种假说。
那么讲到鸟类的起源,不能不提到鸟类飞行的起源,鸟类飞行起源一般有这样两种假说,一种地栖起源,就是认为鸟类飞行;从地面奔跑起飞的,这个学说常常和鸟类起源于恐龙的学说联系在一起。那么相反的一种学说,就是鸟类飞行的树栖起源学说,认为鸟类飞行,最初阶段经过了这个树上的跳跃、滑翔,这个学说同时也是我本人和很多学者支持的另外一种观点。根据我们的研究,树栖起源学说,实际上更经得住理论推敲和化石证据的支持。所以我想我们了解过去的目的,也是为了认识现在,认识鸟类进化的将来,最后我想还是希望大家珍惜我们现代人类共有的这些朋友,鸟类,做好更多保护鸟类的工作。
《古鸟寻踪》 (全文)
各位老师;同学好,大家都知道;我们现在人类都非常关心鸟类,鸟类作为人类的朋友,我们鸟类学家更关注的是鸟类的现在和未来,那么对于古生物学家来说,我们更关心的是鸟类的过去,看看我们了解鸟类的过去,对我们认识鸟类的将来有没有什么启示,所以我今天主要给大家介绍的,就是鸟的起源跟鸟的演化历史。
我们看到的第一块化石,这个右上角的化石叫始祖鸟,很多人都听说过,始祖鸟作为世界上最古老的,也是最早的一块鸟类化石,从1861年发现到现在,这块化石至今总共发现了有八件标本,但是它却是我们这个生物学里面最著名的一个物种之一。 那么始祖鸟的发现,它的主要意义在哪儿呢?因为作为第一件比较重要的鸟类化石,当时对于刚刚诞生的达尔文的进化论起到了非常重要的作用。我们可以看到这块化石,有一根很长的尾巴,这种骨质尾巴,这个特征非常像爬行动物,另外一个方面,它身体上又披满了现代鸟类的羽毛,就是从羽毛的结构来说,和我们看到的现代鸟类已经没有太大的区别,那么正是这样一个进步的,还有一个原始的两种性状结合在一起,才使得始祖鸟成为一个进化的一种缺失环节,所以成为当时支持达尔文进化论的一个重要的根据。那么下面一张图片显示的是这个始祖鸟发现的地点,德国的索伦霍芬,很多工人主要是在这种灰岩里面采集,从而发现了比较零星的始祖鸟的化石。
那么我们研究这个化石,首先要了解一些现代鸟类的知识,那么能保存成化石的,主要是鸟类的骨骼、羽毛,鸟类的其他软组织很少保存,因此我们有必要了解现代鸟类的一些骨骼特征。这是一个现生的鸟类的骨骼,我们可以看到,现生的鸟类和其他的动物有哪些主要的区别呢?因为鸟类是一种特殊的,适应这种展翅飞翔的动物,我们可以看到,鸟类的头骨比较膨大,另外它的嘴里面没有牙齿,我们现生的鸟类,没有一种鸟类嘴里是有牙齿的,那么鸟类还有一些其他的主要特征,区别于其他的动物。首先我们可以看到,它的翅膀是一种具有很特殊的构造,翅膀上面没有爪子,另外这些骨骼出现了很多的愈合和减少的现象,在鸟类的胸骨上面,有一个很特殊的构造称为龙骨突,有点像船的龙骨,这个构造主要是附着飞行肌肉的一个地方,所以也是鸟类的一个主要特征,那么在鸟的尾巴的部位,我们可以看到,它的尾椎很短,最后的几节尾椎还愈合在一块儿,形成一个叫尾综骨的这种构造,这些特征都是鸟类所特有的。此外在鸟的脚上,我们可以看到,绝大部分鸟类,它的第一脚趾和其他的三个脚趾还形成一种对握的方式,那么这种对握脚趾的功能就是为了生活在树上,一种栖息树上的这种功能,这也是鸟类的一个特点。那么鸟类的飞行也不同于其他的脊椎动物,或者无脊椎动物的飞行方式,我们可以看到,这个图上展示的附着在胸骨上面的一个上乌喙肌,这块肌肉实际上对这个鸟类的飞行起着很关键的作用,鸟类这种肌肉的牵引方式在某种意义上,和我们熟悉的这种滑轮的构造非常相似,就是通过这样一块肌肉的拉牵和放松,引导这个鸟类的翅膀不断进行各种上下这种振动飞行,这也是鸟类飞行区别于其他动物的一个主要的地方。
那么我们研究现代鸟类骨骼是为了了解过去,我们把最古老的鸟类,始祖鸟,和我们现代的一个鸟类的骨架摆在一起做个比较,大家就很容易的发现,它们一些的主要区别。那么这个图上涂黑的地方,就是显示这两种鸟类在骨骼方面的主要差别,我们看到现代鸟类的头骨,脑的部分不断扩大,在翅膀的部分我们可以看到,它的翅膀实际上是缩短的,另外比较锋利的一些爪子已经退化了,骨骼也变粗、变硬,这些特征都是为了辅助鸟类羽毛的需要,那么在胸骨的部分,我们可以看到一个非常庞大的龙骨突,这当然是为了飞行,那么最主要的另外一个区别就在尾巴方面,我们可以看到,最原始的鸟类,始祖鸟,它的尾巴还有23节尾椎骨,是有一根很长的这种骨质的尾杆,这种尾杆到了现代鸟类里面已经彻底的消失。
那么大家可以看看我们现代的一些鸟类的骨架,我们古鸟类学家为了更好地了解鸟类过去的历史,我们需要有大量的这样现代鸟类骨骼的收藏。图上给大家看到的都是一些次生失去了飞行的一些鸟类,我们看到这些鸟类的骨架,可以反映它生活时期的一些基本的体型,我们还可以注意到,不会飞行的鸟类在骨骼的构造上发生很大的变化,比如它的翅膀发生了退化,另外我们看到它的胸骨上面,已经出现了一些龙骨突的退化,从而形成了一种所谓的平胸,平胸也就是飞行的肌肉退化了,那么相应的这种辅助的骨骼构造也是发生退化了。
下面我可以让大家猜一猜,我们看到这些骨骼,大家会想到这是一种什么样的鸟类,这是一种很高大的鸟类,可以看到前肢非常退化,所以这是一种我们今天所能看到的最大的鸟类,这是非洲的鸵鸟,这个鸟类大家很容易猜到这是犀鸟,主要是它非常典型的头部特征,这些构造在化石里面都有可能保存下来。那么我们再猜一下,这个鸟类可能是什么?因为这种直立姿势的,你看到它的脚趾比较粗壮,很多特征实际上,大家通过现代的一些骨骼,就能够猜到它的一些生活类型。这张简单的地质历史图,是地质历史的一段,称为中生代和新生代的一段,我们主要是显示一下,这个鸟类演化的整个过程。从右边我们可以看到最早的鸟类,始祖鸟出现在大概1。5亿年左右,这个时期就是叫侏罗纪的晚期,大家都知道侏罗纪公园,那么第一只鸟类从侏罗纪晚期出现以后,经过了白垩纪早期的演化,到了新生代,新生代就是六千五百万年为界限,那么到了新生代的时期出现了大量的变革,很多现代鸟类的类群,我们大家所熟悉的,比如雀形目、鸡形目这样的很多鸟类类群,实际上都是从新生代才开始出现的,那么我们待会儿要讲到的,很多更早的鸟类都是发生在白垩纪,这些鸟类实际上大部分都是一种绝灭的类型,其中有些类群可能和现代鸟类有一些比较接近的关系,但是都是一些已经绝灭的分子。
首先我还是简单讲一讲鸟的起源。那么鸟类起源的研究,我想经过了主要这样的一些阶段,大概是从1868年,最早由赫胥黎提出了鸟类起源于恐龙的假说以后,这个假说就流行了几十年,大约半个世纪,那么到了1927年以后,随着另外一个重要著作《鸟类的起源》这本书的出版,恐龙起源的学说逐渐平息下来,那么取而代之的是另外一种学说,称为槽齿类的起源学说,那么所谓槽齿类,就是说比恐龙更加原始的一种化石类群,这个类群被认为是产生了恐龙、鸟类、鳄鱼等等现代的一些主要的脊椎动物大的类群。那么基本上来说,从1973年到1985年,我们认为这是恐龙起源说的一种复兴。那么1986年一直到现在,实际上是现在恐龙起源学说一种不断地盛行,就是说越来越多的化石证据支持了这样的一种假说。那么现在看到的就是英国