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        億年琥珀中發現最小恐龍!蜂鳥大小卻有牙齒百顆

        2020-03-12 08:52:06 來源:中國新聞網 作者:賀梨萍 責任編輯:田苑 字號:T|T
        摘要】頂級學術期刊《自然》(Nature)在線發表了一項由中美科學家聯合完成的研究“ 緬甸白堊紀蜂鳥大的恐龍”:他們在緬甸白堊紀琥珀中發現了一只有史以來已發現的最小的恐龍(廣義恐龍包括鳥類)。

          北京時間3月12日零時,頂級學術期刊《自然》(Nature)在線發表了一項由中美科學家聯合完成的研究“ 緬甸白堊紀蜂鳥大的恐龍(Hummingbird-sized dinosaur from the Cretaceous period of Myanmar)”:他們在緬甸白堊紀琥珀中發現了一只有史以來已發現的最小的恐龍(廣義恐龍包括鳥類)。研究團隊建立了新屬新種——寬婭眼齒鳥(Oculudentavis khaungraae),屬名眼齒體現出最鮮明的兩大特點,即碩大的眼睛和密集的牙齒。

          這項研究由中國地質大學(北京)邢立達副教授、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所外籍研究員鄒晶梅(Jingmai K. O’Connor )、美國洛杉磯自然史博物館拉爾斯·施米茨(Lars Schmitz)博士、中國科學院高能物理所黎剛研究員,以及美國洛杉磯自然史博物館恐龍研究院院長路易斯·恰普(Luis M. Chiappe)教授、加拿大薩斯喀徹溫省皇家博物館瑞安·麥凱勒教授(Ryan C. McKellar)、中國科學院北京綜合研究中心易棲如博士等學者共同完成。鄒晶梅為通訊作者。

          研究團隊建立了新屬新種,即寬婭眼齒鳥(Oculudentavis khaungraae)。寬婭眼齒鳥被認為是迄今為止最小的鳥類,同時也是最小的恐龍。它或許在9900萬前生活于緬甸北部,不幸被針葉樹流下的樹脂包裹,在漫長的地質年代中形成琥珀,并保存至今。這塊包裹它的琥珀重量不足3克。

          研究團隊認為,眼齒鳥的尺寸和形態向我們展現了一類新的身體結構以及它所代表的生態學。這一發現凸顯了琥珀沉積物有著揭示最小體型脊椎動物的潛力。該發現對理解恐龍與古鳥類的演化,尤其是小型化動物的形態演化具有重要意義。

          然而,作者們提到,由于眼齒鳥標本只有頭部,其分類還存在一定的不確定性。他們將繼續在緬珀中搜索,希望在未來可以找到更完整的個體,揭開眼齒鳥的全部秘密。

          約一億年前的緬甸琥珀:收藏于騰沖琥珀閣博物館

          此次發現的琥珀化石產自緬甸北部克欽邦胡岡谷地,該地至少在過去2000年間持續出產琥珀。

          值得注意的是,粘土、淤泥和沙子等沉積物中的骨骼化石,往往會碾碎和破壞體型較小動物的遺骸,也可以壓扁和腐蝕皮膚、鱗片和羽毛等柔軟的部分。相比之下,琥珀的優勢在于能為古生物提供無與倫比的保存狀態,保存于緬甸琥珀中的小動物則保存了它們的柔軟部分。

          在過去的幾年里,在緬甸的琥珀中發現了大量的無脊椎動物和小型脊椎動物,包括蜥蜴和鳥類。論文中提到,緬甸胡岡谷地的鳥類琥珀包裹體較為豐富,對了解鳥類演化幫助很大。而這次研究中的這塊琥珀中的骨骼包裹體為研究微小動物的軟組織和骨骼解剖學提供了前所未有的視角。

          保存在緬甸琥珀中的標本正迅速成為研究恐龍時代小型脊椎動物的一種特殊途徑。地質學家對該礦區的火山灰鋯石同位素測定地質年齡后認為,胡岡谷地的琥珀形成于約一億年前(約9900萬年),由針葉樹的樹脂流形成,屬于白堊紀中期(白堊紀晚期的最早期),這里被認為是人類能一窺“真實”白堊紀世界的最佳窗口。

          而鳥類被認為是恐龍的后裔,是生物多樣性最豐富的脊椎動物之一,大約有10500個種。在近1.5億年的漫長演化歷史中,共歷經了白堊紀和新生代兩次輻射演化,其中白堊紀是鳥類演化的重要階段,是鳥類從恐龍演化而來的關鍵階段之一。

          此次研究中的這塊琥珀收藏于中國云南騰沖琥珀閣博物館(Hupoge Amber Museum)。全型標本HPG-15-3,琥珀中保存著完整的頭骨,該琥珀該尺寸為31.5mm×19.5mm×8.5mm,重2.84 g。

          據研究團隊介紹,該標本屬于云南騰沖琥珀閣博物館以及緬甸仰光分館,為館長陳光先生與家人寬婭女士在2016年從緬北礦區征集而來。

          新屬新種:寬婭眼齒鳥

          此次研究的標本是一個包裹在琥珀中的完整動物頭骨。研究團隊提到,開展研究的第一個挑戰是如何無損的獲得被琥珀、皮毛和雜質層層包圍的頭骨的完整的高分辨率的3D信息。

          黎剛團隊使用上海光源(SSRF)的硬X射線成像線站和他們在北京同步輻射裝置(BSRF)研制的高調制傳遞函數(MTF)高效率硬X射線探測器,針對該標本的特點,制定了最優化的硬X射線相襯CT掃描方案。

          用單色化的高能量X射線和高效率的探測器,避免輻射損傷,實現無損成像;用相干X射線的相位襯度和探測器的高MTF,實現高靈敏度成像;用高分辨率探測器、偏軸CT掃描和虛擬拼接等技術手段實現大視場且高分辨率的3D成像。再經過相位恢復、斷層重建、數據融合和特定結構的虛擬分割,最終無損的獲得了隱藏在琥珀內部的頭骨的高分辨率高對比度的3D結構。

          這塊琥珀中的頭骨長僅約14毫米,有著尖銳的喙部,密集的牙齒和巨大的眼眶,喙后長度僅7.1毫米。這個動物的骨骼特征有些“四不像”,有的特征像恐龍,有的像非常高級的鳥類。

          研究團隊沒有找到特定的頭骨特征來將該動物確切歸入鳥類、非鳥恐龍,或其他主龍類。甚至,它們不能完全排除這個頭骨屬于別的動物。“這是我有幸研究過的、最奇怪的化石”,鄒晶梅表示。

          然而,在脊椎動物中,只有鳥類同時擁有尖銳的喙部和巨大的眼眶,所以研究團隊將該動物歸屬到鳥類。

          鑒于該標本形態特征與其他所有鳥類都不同,研究團隊建立了新屬新種,寬婭眼齒鳥(Oculudentavis khaungraae)。屬名Oculudentavis來源于拉丁文Oculus(eye)、dentes(teeth)和avis(bird),指出了該標本的特性,即碩大的眼睛和密集的牙齒。種名寬婭則是向最初發現并征集此標本的緬甸琥珀收藏家寬婭女士致敬。

          史上最小恐龍:食肉、白天型

          目前已知最小的現生鳥類為蜂鳥,最小的蜂鳥是吸蜜蜂鳥(Mellisuga helenae),重約1.95克,長5.5厘米,是世界上最小的鳥類。

          研究團隊提到,從頭骨尺寸來看,此次命名的眼齒鳥比蜂鳥還要短一些,是迄今發現過的最小的古鳥類,同時也是史上最小的恐龍。

          他們推測,距今約一億年前,眼齒鳥生活在緬甸北部潮濕的熱帶環境中,不幸被柏類或南洋杉類等針葉樹流下的樹脂包裹,在漫長的地質年代中形成琥珀,并保存至今。

          眼齒鳥最有趣的地方在于它的小型化。研究團隊提到,體型變得如此小的動物必須面對很多新的問題,比如如何把所有的感覺器官都整合進它們如此微型的頭中,以及如何保持體溫等。

          這種小型化過程,通常發生在孤立的環境中,最典型的是島嶼。剛好緬甸在白堊紀中期就是個孤立的島弧。

          眼齒鳥的第一個特別是其“牙齒”,這也是研究團隊將其命名為眼齒鳥的原因之一。一般來說,小型化伴隨著牙齒脫落和眼部增大等特征。然而,盡管該標本尺寸很小,但它的牙齒比其他所有的古鳥類都多。齒列也比其他鳥類長,一直延伸到眼部下面。上頜每側有18–23顆牙齒,齒骨每側有29–30顆牙齒,全部牙齒加起來約有100顆。

          大量的牙齒也提示:盡管體型超小,但它是一種肉食性動物。

          眼齒鳥的第二個特別之處是其“眼部”,直徑約4毫米。鳥類和大部分爬行動物(包含恐龍、翼龍、魚龍)的眼睛有一圈由鞏膜小骨組成的鞏膜環,將眼球圍在中間,對眼球起著支持和保護的作用。

          鳥類中的鞏膜小骨一般呈方形而且非常簡單,但眼齒鳥的鞏膜小骨呈匙形,這種形態只在一些現生蜥蜴中發現過,這是令研究團隊非常困惑的地方之一。

          另外,眼齒鳥雙眼的朝向也不同于貓頭鷹等鞏膜環發達的鳥類,貓頭鷹雙眼向前,眼齒鳥則朝向兩側。眼齒鳥的顴骨彎曲,眼睛從頭部側面凸出。這種視覺系統在現生動物中從未發現,這使得作者們很難理解它的眼睛是如何工作的。

          此外,眼骨的開孔(眼圈的內徑)表明,眼齒鳥的活動模式為白天型。

          研究團隊還分析了系統發育關系,認為眼齒鳥與其他鳥類的系統發育關系也很特別。僅從頭骨來分析,這種新發現的微小鳥類非常原始,介于德國晚侏羅世的最原始的始祖鳥(Archaeopteryx)和中國早白堊世的有長尾的熱河鳥(Jeholornis)之間。

          這可能表明,和這兩個類群一樣,眼齒鳥也有一條類似于非鳥類恐龍的長尾巴。(澎湃新聞記者 賀梨萍)

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