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鸟类从侏罗纪起源至今总共分几步?科学家给出最新答案

2021-2-23 20:02| 发布者: | 查看: 26| 评论: 0

摘要:   中新网北京2月23日电 (记者 孙自法)由侏罗纪恐龙起源的鸟类,其生物多样性演化历经了怎样的过程?一直是学界热点研究方向,长期以来备受关注。   中国科学家最新完成的一项研究揭示,鸟类从侏罗纪起源至今 ...

  中新网北京2月23日电 (记者 孙自法)由侏罗纪恐龙起源的鸟类,其生物多样性演化历经了怎样的过程?一直是学界热点研究方向,长期以来备受关注。

  中国科学家最新完成的一项研究揭示,鸟类从侏罗纪起源至今,出现过三次大规模净成种速率的增加,鸟类生物多样性演化主要受气候变化的影响,也受到白垩纪末大灭绝事件的影响。

  记者23日从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)获悉,该所博士生余逸伦、张驰副研究员和徐星研究员共同完成的这项鸟类生物多样性大尺度演化成果论文,已获最新一期国际知名学术期刊《美国科学院院刊》(PNAS)在线发表。

  有过哪三次大规模增加?

  论文通讯作者徐星介绍说,净成种速率是指成种速率减去灭绝速率。本次研究结果表明,在鸟类的演化历史中净成种速率有过三次大规模的增加:

  第一次增加位于1.65亿至1.35亿年前之间,并伴随着与运动功能有关的解剖学模块加速演化,形态分异度扩大以及相对于非鸟类恐龙类群的形态空间偏移,暗示基干鸟类发生过一次适应辐射,并占据与祖先类群不同的生态位。

鸟类和恐龙形态差异度分析显示早期鸟类明显不同于其恐龙近亲。研究团队 供图 供图 摄
鸟类和恐龙形态差异度分析显示早期鸟类明显不同于其恐龙近亲。研究团队 供图

  第二次增加位于9000万至5500万年前之间,并在7000万至6500万年前之间存在一次大幅度的下降以及后续的快速反弹。这一时段早期冠群鸟类头骨形态演化速率增加,暗示这次辐射与第一次的驱动力不同,有可能是由于食性以及取食行为的多样化导致。

  第三次增加起始于约4500万至4000万年前,由于形态演化速率分析中使用的冠群鸟类较少,最新研究未能够为这次辐射提供形态学方面的证据。尽管如此,这次辐射依然得到分子系统学以及部分化石证据的支持。

  其中,前两次大规模净成种速率增加,分别对应了鸟类运动系统和取食系统形态的加速演化。

  气候变化有什么影响?

  中科院古脊椎所研究团队指出,鸟类生物多样性演化研究,虽然从功能形态学和生态学的角度,早期干群鸟类和早期冠群鸟类的辐射是由不同的因素驱动的,但是鸟类的净成种速率变化趋势整体与自侏罗纪以来的全球温度变化趋势呈现负相关。

  之前的研究认为,由气候变化驱动的栖息地碎片化所导致的异域物种形成,是控制冠群鸟类多样性变化的关键因素。最新完成的研究显示,干群鸟类的多样性变化可能也由相同的因素控制。

  同时,本次研究还显示,除了气候变化,白垩纪末大灭绝事件也对鸟类多样性演化造成影响,不过,白垩纪末大灭绝事件对干群鸟类和同时期的飞行动物翼龙类的影响显著大于冠群鸟类的影响,这导致干群鸟类和翼龙完全灭绝,释放出的大量生态位则为冠群鸟类在新生代初期的大辐射创造了条件。

  最新研究是如何开展的?

  论文第一作者余逸伦说,这一鸟类多样性演化项目源于他参加的中科院古脊椎所2019年大学生科创计划。最新研究通过整合现代鸟类分子系统树和灭绝鸟类与虚骨龙类恐龙的系统发育和形态数据,在同一框架下探讨冠群鸟类和干群鸟类的生物多样性演化。

  研究团队通过构建三棵包含102个化石物种和约200种现生鸟类的超树,使用化石生灭模型计算鸟类从起源至今净成种速率随时间的变化;使用包含非鸟虚骨龙类,干群鸟类和冠群鸟类的形态学矩阵以及分模块的宽松形态钟模型计算不同解剖学模块演化速率在系统发育树上的变化;使用形态分异度分析和形态空间重叠程度分析对比干群鸟类和非鸟恐龙的形态差异性。

  论文共同通讯作者张驰曾主导开发出整合分子和化石形态数据的贝叶斯叶端定年方法,该方法在这次研究中用于干群鸟类系统树构建和定年、计算形态特征演化速率、以及基于超树计算净成种速率,是本次研究的核心方法。

  鸟类演化研究有何意义?

  最新完成的这项鸟类生物多样性演化研究,也是中国国家自然科学基金委首批基础中心项目“克拉通破坏与陆地生物演化”项目的一部分。由中科院院士周忠和、朱日祥主持的“克拉通破坏与陆地生物演化”项目,旨在探讨地球深部过程、地表环境和生物演化之间的关系。

  徐星表示,探讨华北克拉通破坏和著名的燕辽生物群与热河生物群演化之间的关系需要区分全球和区域信号,这项新研究从鸟类生物多样性演化的角度探讨了生物演化和环境的关系,显示始于鸟类第一次大辐射的起始时间和燕辽生物群大致同期,暗示鸟类的起源和辐射与这一时期的重要地质事件相关。(完)

【编辑:陈海峰】

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