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最新研究揭秘阿尔瓦雷斯龙类恐龙快速小型化过程

收藏 打印 发给朋友 来源: 化石网 网站编辑:化石猎人
热度54票 浏览31次 时间:2021年7月08日 12:18
阿尔瓦雷斯龙类骨组织学,体重宏观演化和多样性变化趋势。秦子川 供图

阿尔瓦雷斯龙类骨组织学,体重宏观演化和多样性变化趋势。秦子川 供图

“漫”话恐龙演化史——阿尔瓦雷斯龙类恐龙的小型化故事。烨子 绘 烨子 绘 摄

“漫”话恐龙演化史——阿尔瓦雷斯龙类恐龙的小型化故事。烨子 绘 烨子 绘 摄

四种代表性的阿尔瓦雷斯龙类恐龙的生态复原图,同时展现不同演化阶段阿尔瓦雷斯龙类恐龙体型和食性的差异。韩志信 绘 韩志信 绘 摄

四种代表性的阿尔瓦雷斯龙类恐龙的生态复原图,同时展现不同演化阶段阿尔瓦雷斯龙类恐龙体型和食性的差异。韩志信 绘 韩志信 绘 摄

(化石网报道)据中新网北京7月8日电(记者 孙自法):恐龙并非都是庞然大物,还有部分小型化恐龙,兽脚类恐龙中的阿尔瓦雷斯龙类恐龙就是经历体型小型化的一种,因其化石数量非常稀少、标本保存普遍较差,它如何、为何小型化?此前一直缺少详细研究,也颇受学界关注。

构建阿尔瓦雷斯龙类骨组织学资料库

记者8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,该所徐星研究员领导的国际科研团队,自2010年起研究报道一系列重要的阿尔瓦雷斯龙类化石材料,并收集关于这类恐龙的骨组织学资料和相关测量数据,已构建起目前世界最大的阿尔瓦雷斯龙类骨组织学资料库。

基于这些骨组织学数据,中国、英国、美国和南非的科学家通过合作研究,近日在国际知名学术期刊《当代生物学》共同发表了关于阿尔瓦雷斯龙类恐龙迄今最为详细的体型演化研究工作,分析其体型小型化过程的速率和模式,以及可能导致此类恐龙小型化的具体原因。

通过骨组织学资料及其他与化石标本个体发育相关的形态学数据,合作团队对所有已发表的阿尔瓦雷斯龙类恐龙正型标本进行个体发育阶段评估,得到一个阿尔瓦雷斯龙类“成年体重数据集”,并依此避免标本个体发育差异对体重估计结果的影响,确保了体型演化恢复工作的准确性。

2500万年内平均体重下降逾两个数量级

论文第一作者、英国布里斯托大学麦克本顿教授和中科院古脊椎所徐星研究员联合指导的博士生秦子川介绍说,在获得阿尔瓦雷斯龙类“成年体重数据集”之后,研究团队采用最新的宏演化研究方法恢复了阿尔瓦雷斯龙类演化树上祖先节点的体重状态,并估算出所有阿尔瓦雷斯龙类共同祖先体重约为23千克。

这次研究发现,阿尔瓦雷斯龙类小型化过程主要发生在距今1.1亿年到8500万年之间,速率非常之高,在这2500万年内,平均体重下降超过两个数量级。同时,伴随着阿尔瓦雷斯龙类体型小型化,晚白垩世的成员多样性反而显著增加,超过之前的3倍。

进一步研究表明,在阿尔瓦雷斯龙类在演化过程中,存在两个大小不同的“最适体型范围”:其演化早期,最适体型范围是5-50千克,而后期最适体型范围缩减到0.5-5千克。这意味着阿尔瓦雷斯龙类恐龙的体型小型化过程,是从较大体型范围快速“跃迁”到更小体型范围的过程,并非缓慢逐渐变化的过程。

晚期小型阿尔瓦雷斯龙类或是专一食蚁动物

阿尔瓦雷斯龙类为何出现向更小体型快速“跃迁”?秦子川称,此次研究得到阿尔瓦雷斯龙类体型小型化过程的准确时间范围,也让探寻这一问题的答案有了可能。

他说,在距今1.1亿年到8500万年之间的这段时间,恰逢彻底改变陆地生态系统的重大环境事件——白垩纪陆地革命的发生,伴随显花植物的繁盛,白蚁、蚂蚁和蜜蜂等真社会性昆虫开始大规模辐射,这势必创造出许多全新的生态位。在此背景下,晚期的小型阿尔瓦雷斯龙类具有很多类似现生专性食蚁动物的形态学特征。

另据对现生动物研究,由于能量传递效率的限制,专一虫食性会把动物体型限制在一个非常小的范围之内,这也与阿尔瓦雷斯龙类恐龙的“跃迁”式小型化相吻合。

因此,阿尔瓦雷斯龙类的小型化过程可能是一个伴随生态位从肉/杂食性转换到虫食性的快速过程,时间上也与真社会性昆虫的适应性辐射相互吻合,进一步支持了晚期的小型阿尔瓦雷斯龙类可能是专一食蚁动物的假说。

秦子川也坦言,要具体证明阿尔瓦雷斯龙类恐龙食蚁假说,后续研究还需要寻找更多来自功能学和生态学的证据。

据了解,阿尔瓦雷斯龙类化石在亚洲、欧洲和南北美洲都有分布,化石记录从距今1.6亿年左右的晚侏罗世,一直延续到距今6600万年前的白垩纪末期。之后,阿尔瓦雷斯龙类与大部分非鸟恐龙一起灭绝。

相关报道:不寻常的恐龙迅速缩小到鸡的大小 因为它们食性大变

(化石网报道)据cnBeta:远古时代的恐龙通常是巨大的,但对不寻常的阿尔瓦雷斯龙的一项新研究表明,当它们成为专门的食蚁动物时,它们的体型在大约1亿年前缩小到令人不可思议的程度。这项新工作是由布里斯托尔大学和北京古脊椎动物与古人类研究所的博士生Zichuan Qin领导。

他测量了几十个标本的身体尺寸,结果显示,在它们存在的大部分时间里,它们的体型从10-70公斤不等,相当于一只大火鸡到一只小鸵鸟的大小,然后在它们采用一种非凡的新饮食方式 - 吃蚂蚁的同时,迅速下降到鸡的大小。

阿尔瓦雷斯龙生活在侏罗纪晚期至白垩纪晚期(1.6亿至7000万年前),分布在世界许多地方,包括现在的中国、蒙古和南美区域。它们在地球上的大部分时间都是细长的、两腿的捕食者,以蜥蜴、早期哺乳动物和小恐龙为食。

布里斯托尔大学地球科学学院的Michael Benton教授说:"也许在白垩纪与其他恐龙的竞争加剧了。白垩纪是一个生态系统迅速发展的时期,最大的变化是有花植物的逐渐占领。开花植物完全改变了景观的性质,然而恐龙大多不以这些新植物为食。但是它们让昆虫出现了爆炸式繁衍,包括蚂蚁和白蚁。"

骨组织(骨组织学)取样,身体质量的演变和阿尔瓦雷斯索罗亚的爆炸性多样化。

这种生态系统的重组被称为白垩纪陆地革命,标志着现代风格的森林和林地的出现,有各种各样的植物和动物,包括专门为新花授粉并以其叶子、花瓣和花蜜为食的昆虫。

许多阿尔瓦雷斯龙标本的一个关键问题,特别是鸡大小的标本,是要确定它们都是成年的体态。"一些骨架显然来自青少年,"共同作者、骨骼组织学专家Qi Zhao博士说,"我们可以从骨骼的切片中看出这一点。这些显示了恐龙死亡时的年龄,这取决于骨骼中生长环的数量。我们能够确定一些标本来自婴儿和少年,所以我们把它们排除在计算之外。"

吃蚂蚁可能看起来是恐龙的一种惊人的饮食习惯。"多年前,当Mononykus的手臂从蒙古被报道出来时,这就被提出来了,"华盛顿特区的James Clark教授说,他是这篇论文的共同作者,也是最早从蒙古发现微小的阿尔瓦雷斯龙的人之一。"Mononykus是小型阿瓦雷兹龙之一,只有大约1米长,但可能有4-5公斤重,可以被看成是一只大小合适的圣诞火鸡。它的手臂短而粗壮,除了一根手指被改造成短钉外,其他手指都已丧失。它看起来像一只冲劲十足的小臂,不适合抓东西,但非常适合在白蚁丘的侧面打一个洞。"

"有趣的是,阿尔瓦雷兹龙恐龙开始时的体型确实不小,也不是食蚁兽,"南非的Jonah Choiniere教授说,他是本文的共同作者,率先在中国发现了最早的阿尔瓦雷兹龙。"它们的祖先,如Haplocheirus相对较大,接近于小鸵鸟的大小,它们锋利的牙齿、灵活的前肢和大眼睛表明它们有混合的饮食。"

秦子川采集了所有身体尺寸的测量数据,并将这些数据绘制在阿尔瓦雷斯龙的进化树上。"我的计算表明,在它们存在的最初9000万年里,身体尺寸是如何上下波动的,从火鸡到鸵鸟大小,平均为30-40公斤,然后,在9500万年前,他们的身体大小突然下降到5公斤,他们的爪子形状也从抓取和切割变成了挖洞。"

"这是一个非常奇怪的结果,但它似乎是真的,"北京的徐星教授说,"所有其他的恐龙都在变得越来越大,但是有一组食肉动物却在小型化,这与生活在树上和飞行有关。他们最终成为鸟类。我们已经确定了第二个小型化事件--但它不是为了飞行,而是为了适应一种全新的饮食,从肉食转为白蚁。"
TAG: 恐龙
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