我国科学家发现史上最小恐龙


我国科学家发现史上最小恐龙
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韩志新

3月12日,中美和加拿大科学家在北京宣布,他们在缅甸白垩纪琥珀中发现了有史以来最小的恐龙(广义地说,恐龙包括鸟类)。这一发现对于理解恐龙和古代鸟类的进化,尤其是小型动物的形态进化具有重要意义。

本次研究由中国地质大学(北京)副教授邢利达、中国科学院外国古脊椎动物与古人类研究所研究员郭敬梅、美国洛杉矶自然历史博物馆拉斯·施密茨博士和中国科学院高能物理研究所研究员李刚主持。美国洛杉矶自然历史博物馆恐龙研究所所长路易斯·乔普教授、加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆瑞安·麦克凯勒教授和中国科学院北京综合研究中心易启儒博士。研究论文的题目是《缅甸白垩纪蜂鸟大的恐龙》,发表在综合学术期刊《自然》上。

鸟头的计算机断层扫描重建

这次发现的琥珀化石产于缅甸北部克钦邦的胡岗山谷。地质学家已经确定了矿区火山灰锆石同位素的地质年龄,并认为湖广谷的琥珀形成于约1亿年前(约9900万年),属于中白垩世(晚白垩世的最早阶段)。这被认为是人类窥探“真实”白垩纪世界的最佳窗口。

鸟类是恐龙的后代,是生物多样性最丰富的脊椎动物之一,大约有10500种。在近1.5亿年的漫长演化历史中,经历了白垩纪和新生代两次辐射演化,其中白垩纪是鸟类演化的重要阶段,也是鸟类从恐龙演化的关键阶段之一。虎狼谷有丰富的鸟类琥珀内含物,有助于了解鸟类的进化。韩志新


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本研究的标本是一个包裹在琥珀中的完整动物头骨。这项研究的第一个挑战是如何获得完整的、高分辨率的头骨三维信息,这些信息被琥珀、皮毛和杂质所包围,不会造成损伤。李刚的团队使用了上海光源(SSRF)的硬天富射线成像站和他们在北京同步辐射装置(BSRF)开发的高调制传递函数(MTF)高效硬天富射线探测器。根据标本的特点,制定了优化的硬天富射线相衬CT扫描方案。单色高能天富光和高效探测器用于避免辐射损伤和实现无损成像。相干天富射线的相位对比度和探测器的高MTF被用来实现高灵敏度成像。通过高分辨率探测器、离轴扫描和虚拟拼接实现大视场高分辨率三维成像。经过相位恢复、断层重建、数据融合和特定结构的虚拟分割,最终无损伤地获得隐藏在琥珀中的颅骨的高分辨率和高对比度的3D结构。

琥珀中的头骨只有14毫米长,尖尖的喙,浓密的牙齿和巨大的眼睛。这种动物有“四种不同”的骨骼特征,有些像恐龙,有些像非常高级的鸟。学者们还没有发现任何特定的头骨特征来准确地将翼龙分为鸟类、非鸟类恐龙或其他主要的龙。甚至,学者也不能完全排除头骨属于其他动物。研究这个标本的学者说,确定具体的类别太奇怪了。“这是我有幸研究的最奇怪的化石,”邹景梅说。然而,在脊椎动物中,只有鸟同时拥有锋利的喙和巨大的眼睛,所以学者们把这种动物归因于鸟类。

Oculodentatus Amber

由于这种鸟的形态特征不同于所有其他鸟类,学者们建立了一个新的属和种,Oculudentavis khaungraae,它的名字表明了这种鸟的特征:大眼睛和浓密的牙齿。“库安雅”这个名字是对库安雅女士的致敬,她是缅甸琥珀收藏家,最初发现并收集了这个标本。该标本属于云南腾冲琥珀馆博物馆和缅甸仰光分馆。馆长陈光先生和他的家人库安雅女士于2016年从缅甸北部矿区收集到了这幅画。

我们知道最小的活鸟是蜂鸟,最小的蜂鸟是蜜蜂蜂鸟,重约1.95克,长5.5厘米。它是世界上最小的鸟

大约1亿年前,奥乔汤加生活在缅甸北部潮湿的热带环境中。不幸的是,它被松柏类植物如柏树或南方雪松的树脂覆盖着,这些树木在漫长的地质年代形成了琥珀,并一直保存到今天。几千万年后,这只鸟的厄运给古生物学家带来了好运。琥珀的优势在于它可以为古代生物提供无与伦比的保护。

这只鸟最有趣的地方是它的小型化。变得如此小的动物必须面对许多新的问题,例如如何将所有的感觉器官整合到它们的小脑袋里,以及如何保持体温。这种小型化过程通常发生在孤立的环境中,最典型的是岛屿。在白垩纪中期,缅甸只是一个孤立的岛弧。小型化通常伴随着牙齿脱落和眼睛增大。然而,尽管它的体积很小,但它的牙齿比所有其他古代鸟类都多。齿列也比其他鸟类长,延伸到眼睛以下。上颌两侧各有18-23颗牙齿,牙槽骨两侧各有29-30颗牙齿,总共约有100颗牙齿!这也是学者们把它命名为有眼睛和牙齿的鸟的原因。大量的牙齿告诉我们,尽管它非常小,但它是一种食肉动物。

这只鸟的另一个特点是它的眼睛,直径约为4毫米。我们知道,鸟类和大多数爬行动物(包括恐龙、翼龙和鱼龙)的眼睛都有一个由小硬骨组成的巩膜环,它在眼球的中间环绕眼球,起到支撑和保护眼球的作用。鸟类的小巩膜骨是方形的,非常简单,但是齿状鸟类的小巩膜骨是勺状的,这种骨只在一些活着的蜥蜴中发现,这是研究者非常困惑的地方之一。然而,有眼睛牙齿的鸟的眼睛也不同于有发达巩膜环的鸟,如猫头鹰,其眼睛向前,而有眼睛牙齿的鸟面向两侧。鸟的颧骨是弯曲的,它的眼睛从头部的侧面突出。这种视觉系统从未在活着的动物身上发现过,这使得我们很难理解它的眼睛是如何工作的。此外,眼骨的开口(眼圈的内径)表明鸟的活动模式是白天。

Ochotona和其他鸟类之间的系统发育关系也非常特殊。仅从头骨分析来看,这种新发现的——眼齿鸟非常原始,介于德国晚侏罗世最原始的始祖鸟和中国早白垩世的长尾鸟之间。这可能表明,像这两组恐龙一样,扑翼机有一条与非鸟类恐龙相似的长尾。

总而言之,这只鸟的大小和形状向我们展示了一种新的身体结构和它所代表的生态。这一发现凸显了琥珀沉积物揭示最小脊椎动物的潜力。然而,在奥查托那标本的分类上仍有一些不确定性,因为它们只有头部。学者们将继续在缅甸搜寻,希望将来能找到更完整的个体,揭开这只鸟的所有秘密。

本研究得到了国家自然科学基金基础科学中心项目、国家自然科学基金重大项目、中国科学院研究设备开发项目、北京同步辐射中心、上海光源、国家自然科学基金一般项目、美国国家地理学会和同步辐射支持。

原编辑:张梦

期刊来源:《自然》

期刊编号:1476-4687

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