孔子鳥(學(xué)名:Confuciusornis),是孔子鳥屬的所有種類的統(tǒng)稱,隸屬于鳥綱孔子鳥科孔子鳥科,是一類已滅絕的白堊紀(jì)具喙鳥類。截至2023年,在全球生物多樣性信息機(jī)構(gòu)(GBIF)中,孔子鳥屬下有3個(gè)有效物種,包括川州孔子鳥、杜氏孔子鳥和圣賢孔子鳥。孔子鳥生存的時(shí)期大約在1.20億~1.31億年前,其生存的時(shí)間跨度長(zhǎng)達(dá)1100萬年,這在古鳥類中是前所未有的。它們展現(xiàn)了鮮明的原始特征與顯著進(jìn)步特征并存的獨(dú)特性:既保留了發(fā)育的指爪、爬行綱的眶后骨和不發(fā)育的龍骨突等原始特點(diǎn),又顯示出進(jìn)步特征,如牙齒退化、角質(zhì)喙的出現(xiàn)和尾骨的顯著縮短,形成尾綜骨等。
孔子鳥的化石主要出土于中國(guó)遼寧省的朝陽市和錦州市地區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)的赤峰以及河北省的承德等地。它們棲息在氣候濕潤(rùn)、溫暖的溫帶地區(qū),這些區(qū)域廣泛分布著異木屬的森林。孔子鳥體長(zhǎng)約為50cm,翼展約為70cm;體重在0.2~0.5kg之間。其趾爪大而彎曲,跗骨相對(duì)較短,這些形態(tài)特征表明它們更傾向于樹棲生活方式,而不適合在地面上快速奔跑。孔子鳥可能是廣食性鳥類,不僅食用種子,也能在飛行中捕捉魚類。
孔子鳥的滅絕可能是由于中酸性火山噴發(fā)引起的環(huán)境突變,包括森林大火、溫室效應(yīng)以及空氣和水體的污染等。
起源演化
在鳥類的分類學(xué)中,已知的鳥類(包括化石鳥類和現(xiàn)生鳥類)主要分為三大類別:基干鳥類、反鳥類和今鳥型鳥類。基干鳥類在這三類中是最原始的,目前共發(fā)現(xiàn)了10個(gè)屬和16個(gè)種。除始祖鳥(Archaeopteryx)外,這些基干鳥類主要來自于中國(guó)的熱河生物群(指發(fā)現(xiàn)于中國(guó)東北地區(qū)的一系列化石群,主要分布在遼寧省、河北省和內(nèi)蒙古自治區(qū)等地;化石主要來自于早白堊世時(shí)期,大約1.25億至1.45億年前)。
孔子鳥是基干鳥類的代表之一,它代表了早期鳥類中相對(duì)原始的階段,是一類已滅絕的白堊紀(jì)具喙鳥類。孔子鳥生活在早白堊世,約在1.20億~1.31億年前之間,其生存的時(shí)間跨度達(dá)到了1100萬年,這在古鳥類中是獨(dú)一無二的。圣賢孔子鳥(Confuciusornis sanctus),作為繼始祖鳥之后發(fā)現(xiàn)的第二種基干鳥類,對(duì)鳥類起源研究具有重要意義。這種鳥類擁有始祖鳥所不具備的眶后骨特征,這一發(fā)現(xiàn)表明鳥類的祖先可能出現(xiàn)的時(shí)間比始祖鳥還要早。
在中生代鳥類的系統(tǒng)發(fā)育分析中,普遍認(rèn)為孔子鳥在進(jìn)化上僅稍微超越了始祖鳥和熱河鳥(Jeholornis),位于尾綜骨類的最基礎(chǔ)位置。與孔子鳥相比,會(huì)鳥(Sapeornis)在進(jìn)化上更為先進(jìn)。杜氏孔子鳥和圣賢孔子鳥被認(rèn)為構(gòu)成了一個(gè)姐妹群。
命名與分類
在1995年,中國(guó)古生物學(xué)家侯連海等人首次描述了孔子鳥類的標(biāo)本,并將其命名為圣賢孔子鳥(Confuciusornis sanctus)。同時(shí),他們建立了孔子鳥科(Confuciusorniformes)、孔子鳥科(Confuciusornidae)以及孔子鳥屬(Confuciusornis)。屬名“Confuciusornis”結(jié)合了中國(guó)古代思想家孔子的名字“Confucius”和希臘語中的“?ρνι?”(ornis,意為鳥)。模式種圣賢孔子鳥,其學(xué)名中的“sanctus”意味著“圣賢”,為孔子的尊號(hào)。
2018年,中國(guó)古生物學(xué)家王敏及其團(tuán)隊(duì)對(duì)孔子鳥目的分類學(xué)進(jìn)行了重新評(píng)估。他們發(fā)現(xiàn),許多屬種的鑒別特征存在錯(cuò)誤,比如由于保存狀態(tài)導(dǎo)致的形態(tài)差異或種內(nèi)變異,錯(cuò)誤地被當(dāng)作不同屬種間的區(qū)分特征。經(jīng)過這次分類學(xué)的重新評(píng)定,研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為圣賢孔子鳥和杜氏孔子鳥(Confuciusornis dui)是有效的種類。同時(shí),他們指出費(fèi)氏孔子鳥(Confuciusornis feducciai)、孫氏孔子鳥(Confuciusornis suniae)、錦州鳥屬(Jinzhouornis. yixianensis )、張吉營(yíng)錦州鳥(Jinzhouorniszhangjiyingia)和建昌孔子鳥(Confuciusornis jianchangensis)實(shí)際上是圣賢孔子鳥的同物異名,即無效種。而川州孔子鳥(Confuciusornis chuanzhous)因未保存可與其他孔子鳥類區(qū)分的有效鑒定特征,雖然仍被保留在孔子鳥科中,但其確切的分類位置仍有待確定。
截至2023年,在全球生物多樣性信息機(jī)構(gòu)(GBIF)中,孔子鳥屬下有3個(gè)有效物種,分別為川州孔子鳥、杜氏孔子鳥和圣賢孔子鳥。
形態(tài)特征
孔子鳥的體型與現(xiàn)代烏鴉(鴉屬)相似,總長(zhǎng)度約為50cm,翼展則達(dá)到了70cm。體重最高可達(dá)0.5kg,最低約為0.2kg。
孔子鳥展現(xiàn)了鮮明的原始特征與顯著進(jìn)步特征并存的獨(dú)特性。它的原始形態(tài)特征包括前肢具有發(fā)育的指爪、保留有爬行綱的眶后骨、龍骨突不發(fā)育等;同時(shí),孔子鳥與始祖鳥相比,又表現(xiàn)出更進(jìn)步的特征,包括牙齒的退化和最早出現(xiàn)的角質(zhì)喙;此外,它的尾骨明顯縮短,形成了尾綜骨。
頭骨
從側(cè)面觀察,孔子鳥的頭骨呈近似三角形,喙部無牙、堅(jiān)固而尖銳。頜骨前端有深的神經(jīng)血管孔和凹槽,這與其角質(zhì)喙有關(guān)。頭骨相當(dāng)堅(jiān)固,下巴部分特別深,尤其是在下頜骨處。上頜的頰嵴(頜骨邊緣的骨性支撐)在整個(gè)長(zhǎng)度上都保持直線。
大部分的前上頜骨融合在一起,但在尖端處由一個(gè)V形凹口分開。從前上頜骨向后延伸的額突較薄,類似于現(xiàn)代鳥類,在眼睛上方形成眶緣,但與始祖鳥和其他無尾綜骨的原始鳥類不同,這些骨骼在眼眶前端停止。上頜骨和前上頜骨通過一個(gè)斜面連接,上頜骨具有廣闊的腭結(jié)構(gòu)。
眼眶大而圓,內(nèi)含有硬化板(眼內(nèi)的骨性支撐結(jié)構(gòu))。顯著的眶上凸緣構(gòu)成了眼眶的上邊界,并延伸為眶后突,其兩側(cè)有明顯的突起,形成了眼眶邊緣的擴(kuò)張。構(gòu)成眼眶前壁的新月形骨片可能類似于鳩鴿科(Columbidae)的篩淚管復(fù)合體,但由于保存狀態(tài)不佳,這些骨骼的確切身份尚不明確。
鼻骨相對(duì)較小,有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的突起,向下指向上頜骨。外鼻孔(骨性鼻孔)位于口鼻尖的遠(yuǎn)端,呈近三角形。鼻孔邊界由上方的前上頜骨、下方的上頜骨和后方的鼻壁構(gòu)成。
孔子鳥的額頂縫在眶后突和眼眶的最后壁后穿過顱骨。這一特征與始祖鳥和大洋鳥(Enaliornis)類似。然而,在現(xiàn)代鳥類中,額頂縫向后彎曲并穿過頭骨頂部,這意味著孔子鳥的額骨相較于現(xiàn)代鳥類而言更小。鱗狀骨完全融合于頭骨壁中,使得其確切的邊界難以確定。
在20世紀(jì)90年代末,孔子鳥曾被認(rèn)為是首個(gè)擁有雙孔亞目頭骨(頭骨兩側(cè)各有兩個(gè)孔)的鳥類。但到了2018年,波蘭古生物學(xué)家安杰伊·艾爾扎諾夫斯基(Andrzej Elzanowski)及其同事得出結(jié)論,孔子鳥類顳區(qū)的結(jié)構(gòu)是自體同構(gòu)的,即為該群體的一種獨(dú)特特征,是通過二次進(jìn)化形成的,而非從原始狀態(tài)保留下來的。
孔子鳥的下頜骨是其顱骨中保存最完整的部分之一。下頜骨整體呈直線,尖端有一個(gè)凹槽。從側(cè)面看,下頜骨呈矛狀,齒骨的聯(lián)合部分異常堅(jiān)固,下緣在鼻孔前緣水平處形成角度,反映了喙殼向后的延伸。齒骨有三個(gè)突起,延伸至下頜骨更后方的其他骨頭。下頜骨的后部與上角骨和關(guān)節(jié)前骨完全融合,向后延伸超過下頜本身,形成了類似于其他類群中的關(guān)節(jié)后過程。
在已發(fā)現(xiàn)的孔子鳥化石標(biāo)本中,僅有5個(gè)標(biāo)本保留了喙的部分角質(zhì)層。其中,杜氏孔子鳥的正模標(biāo)本顯示了一個(gè)向上彎曲、朝尖端急劇變細(xì)的喙形狀,而圣賢孔子鳥的一個(gè)標(biāo)本(IVPP V12352)則表現(xiàn)出幾乎直的上喙邊緣,尖端輕微向下彎曲。2020年,又描述了兩個(gè)屬于不確定物種的孔子鳥標(biāo)本(STM13-133和STM13-162),在這兩個(gè)標(biāo)本中,與現(xiàn)代鳥類不同,雙顎的喙由在中線處相遇的兩個(gè)獨(dú)立部分組成,上顎的羽毛生長(zhǎng)在這兩部分之間。由于上喙中存在的孔,它向后延伸至上頜骨。
頭后骨骼
脊柱和肋骨
在孔子鳥的各種化石標(biāo)本中,頸椎的數(shù)量似乎不盡相同,有的標(biāo)本有八節(jié)頸椎,有的則有九節(jié)。首個(gè)椎骨,即寰椎,其下方有一個(gè)微小的龍骨結(jié)構(gòu)。接著是軸椎,其頂部有一個(gè)擴(kuò)大的脊柱突起,兩側(cè)被細(xì)長(zhǎng)的槽狀結(jié)構(gòu)所包圍。剩余的頸椎則具有較低的脊柱突起。目前沒有明確證據(jù)顯示頸椎內(nèi)部存在以空氣空間形式出現(xiàn)的氣化現(xiàn)象。頸椎的前關(guān)節(jié)面呈馬鞍狀,其下部被緊緊捏合。
孔子鳥至少有十二塊背椎。這些椎骨呈兩棲綱特征,兩端平坦,并具有相對(duì)較小的椎間孔(即椎體與神經(jīng)弓之間的空間)。從側(cè)面看,這些背椎的脊柱既高又窄。它們的側(cè)面突起水平向外延伸,并在后下方有深刻的凹陷。背椎的側(cè)面還呈現(xiàn)出明顯的橢圓形凹陷。
孔子鳥有七塊椎融合形成了一個(gè)整體的骶骨。這個(gè)聯(lián)合骶骨的前端骶椎具有圓形且凹陷的前關(guān)節(jié)面。在骶骨的前半部,椎體的側(cè)面被挖空,這與其后方的椎骨相似。骶骨上的堅(jiān)固側(cè)突與骨盆的髂骨連接,形成了牢固的結(jié)構(gòu)。
孔子鳥擁有七塊尾椎,每塊尾椎前端的接面呈圓形且略微凹陷。這些尾椎的脊柱突起較高,并且在橫向受到壓縮。側(cè)面的突起結(jié)構(gòu)堅(jiān)固且向外水平伸展。發(fā)音過程顯著而長(zhǎng)。最后一塊尾椎的形狀是矩形的,其神經(jīng)弓頂端有小的突起,向上方和側(cè)面傾斜。孔子鳥尾部的末端是由最后一塊尾椎完全融合形成的尾綜骨,尾綜骨的具體數(shù)量還未確定。尾綜骨的長(zhǎng)度約為尾部第一部分的40%。尾綜骨底面有一個(gè)發(fā)達(dá)的龍骨,從前端延伸至后端。其頂部被一條長(zhǎng)且深的凹槽分割,兩側(cè)有顯著的脊。
肩帶
孔子鳥的肱骨(上臂骨)特別大,在其肩端附近有一個(gè)突出的三角肌嵴,該嵴通常被一個(gè)橢圓形孔穿透,這可能是為了減輕骨頭的重量或增大飛行肌肉的附著面積。孔子鳥的叉骨,像始祖鳥一樣,是一個(gè)簡(jiǎn)單的彎曲桿狀結(jié)構(gòu),后端沒有尖突,即沒有下鎖骨。叉骨上存在次級(jí)軟骨,這是中生代鳥類叉骨化石中首次發(fā)現(xiàn)次級(jí)軟骨組織的報(bào)道。次級(jí)軟骨對(duì)于實(shí)現(xiàn)鳥類飛行功能具有重要意義。
胸骨比較寬,帶有較低的龍骨,后端隆起,這個(gè)龍骨可能用于錨定更大的軟骨結(jié)構(gòu),以擴(kuò)大胸肌。肩骨與喙?fàn)畹泥构侨诤希赡苄纬闪艘粋€(gè)堅(jiān)固的基座,用于附著翅膀肌肉。肩關(guān)節(jié)呈橫向排列,而不是像現(xiàn)代鳥類那樣向上傾斜,這意味著孔子鳥無法將翅膀高舉至背部。據(jù)美國(guó)古生物學(xué)家菲利普·森特在2006年的研究,關(guān)節(jié)大部分指向下方,導(dǎo)致肱骨無法抬升至水平線以上,這使得孔子鳥難以進(jìn)行撲翼飛行的上沖動(dòng)作,始祖鳥也存在類似情況。
前肢
孔子鳥的腕部已融合形成腕掌骨。其中第二和第三掌骨部分融合在一起,而第一掌骨則保持獨(dú)立,使得前肢能夠自由移動(dòng)。第一掌骨較短且寬,是所有掌骨中最短的。第二掌骨是最長(zhǎng)且最粗壯的,近端具有寬闊的滑車面,遠(yuǎn)端則有一個(gè)特殊的與指骨相接的關(guān)節(jié)凹。第三掌骨則相對(duì)較細(xì)且長(zhǎng),是三個(gè)掌骨中最細(xì)長(zhǎng)的,它與指骨相接的關(guān)節(jié)凹相對(duì)較小。
孔子鳥的第一指骨最長(zhǎng)而強(qiáng)壯。由于第一掌骨具有寬闊的關(guān)節(jié)面,使得第一指骨的近端顯得格外寬大,其長(zhǎng)度幾乎與第三掌骨相當(dāng)。第一指骨只有兩節(jié),末端有一強(qiáng)大且鉤曲的指骨爪,是三個(gè)個(gè)爪子中最大而鉤曲的一個(gè),說明在孔子鳥的行為中,第一指骨發(fā)揮了重要作用。第二指骨由三個(gè)指節(jié)骨組成,第一節(jié)與第二掌骨相對(duì)應(yīng),特別寬闊。第二指骨的第二節(jié)也相當(dāng)粗壯且長(zhǎng),近端較粗,向遠(yuǎn)端逐漸變細(xì)。第三節(jié)是指爪,為三個(gè)指爪中最小的,長(zhǎng)度不到10毫米,已失去抓握能力。孔子鳥的第三指骨共有四節(jié),是三個(gè)指骨中指節(jié)骨最多且最長(zhǎng)的。
孔子鳥的指骨公式為2-3-4-0-0。
腰帶
孔子鳥的骨盆與由七塊骶椎組成的骶骨緊密相連。其恥骨明顯向后伸展。兩側(cè)的坐骨并未融合。股骨直而堅(jiān)固,脛骨稍長(zhǎng)于股骨。髂骨相對(duì)較低,背緣輕微呈弓形。臼的前翼長(zhǎng)且寬,明顯大于后翼,后者向腹部彎曲并逐漸變尖,適應(yīng)轉(zhuǎn)子的側(cè)向突起。恥骨呈棒狀,長(zhǎng)度顯著超過股骨,纖細(xì)且強(qiáng)烈反轉(zhuǎn)。恥骨的聯(lián)合部位與兩側(cè)的恥骨骨干近乎垂直,這一特征與進(jìn)化程度較高的今鳥型鳥類相似。坐骨的長(zhǎng)度大約為恥骨的一半,其近端背突發(fā)育良好,但并未與髂骨接觸。內(nèi)側(cè)背突也有所發(fā)育,然而坐骨的末端逐漸變尖,并未形成類似始祖鳥的末端背突和腹突。
后肢
孔子鳥的腳部特征顯著,其跖骨相對(duì)較短,彼此融合并與下骨結(jié)合形成了跗跖骨。此外,存在一個(gè)未完全發(fā)育的第五跖骨。第一跖骨附著在第二跖骨的下方,支撐著第一個(gè)腳趾或拇趾,該拇趾朝向背部。后肢指骨的公式為2-3-4-5-0。后肢的這種比例表明,它們主要用于行走和棲息,而大的拇趾和無名指爪子則可能用于攀爬。
羽毛
孔子鳥全身被羽毛覆蓋,既有飛羽也有腿羽。其初級(jí)飛羽至少由7枚正羽構(gòu)成,內(nèi)側(cè)羽毛覆蓋在外側(cè)羽毛之上,羽毛長(zhǎng)度從外側(cè)到內(nèi)側(cè)先增長(zhǎng)后減小。體重0.5千克的孔子鳥,其初級(jí)飛羽長(zhǎng)度可達(dá)20.7厘米。最長(zhǎng)的五根初羽長(zhǎng)度超過前肢的3.5倍,比任何現(xiàn)存鳥類的羽毛都長(zhǎng)。每根羽毛的羽軸兩側(cè)羽片表現(xiàn)出明顯的不對(duì)稱性,外側(cè)羽片比內(nèi)側(cè)羽片窄。次級(jí)飛羽至少有6枚,也顯示出較為明顯的不對(duì)稱性。
初級(jí)飛羽和次級(jí)飛羽的前端分別被初列覆羽和大覆羽所遮蓋,而貼近前肢骨骼的部分深色羽毛可能是小覆羽和中覆羽。孔子鳥前肢羽毛的不對(duì)稱性明顯,這種形態(tài)的羽毛具有較強(qiáng)的空氣動(dòng)力學(xué)特性,通常見于飛行能力較強(qiáng)的鳥類。
與一些進(jìn)化程度更高的鳥類不同,孔子鳥并沒有小翼羽。在現(xiàn)代鳥類中,小翼羽是由附著在前肢第一指骨上的羽毛形成的,但在孔子鳥中,這一指骨上似乎沒有羽毛,且與主翼身體分離。德國(guó)古生物學(xué)家迪特·斯特凡·彼得斯(Dieter Stefan Peters)指出,孔子鳥的第三指可能形成了類似飛機(jī)襟翼的小翼片,位于主翼下方。盡管孔子鳥擁有相對(duì)先進(jìn)且較長(zhǎng)的翼羽,但其前臂骨骼并沒有顯示出羽毛突起(羽毛附著點(diǎn))的跡象,這表明其羽毛并非通過韌帶與骨骼結(jié)合。
孔子鳥的脛骨兩側(cè)保留有腿羽,這種腿羽的存在表明早期鳥類在其飛行起源過程中可能經(jīng)歷了一個(gè)“四翼階段”,在這一階段中,后肢在飛行中扮演了重要角色。此外,孔子鳥具有一對(duì)長(zhǎng)尾羽,在尾羽末端保存著柳葉形狀的羽毛。這種雙長(zhǎng)尾的特征不僅出現(xiàn)在成年個(gè)體中,在孔子鳥的不同成長(zhǎng)階段中都有發(fā)現(xiàn),說明雙長(zhǎng)尾并非作為性別差異的特征。孔子鳥的雙長(zhǎng)尾可能在換羽期間脫落。
在尾綜骨周圍的尾部其余部分,覆蓋著短而非空氣動(dòng)力學(xué)的羽毛簇,這類羽毛類似于身體的輪廓羽,與現(xiàn)代鳥類尾部的羽毛扇形結(jié)構(gòu)不同。
毛色
2010年初,張福成領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家小組研究了保存有黑素體(顏色細(xì)胞器)的孔子鳥化石。通過電子顯微鏡技術(shù),他們?cè)诳鬃峪B化石標(biāo)本IVPP V13171中發(fā)現(xiàn)了黑素體。研究報(bào)告指出,黑素體存在兩種類型:真黑素體和褐黑素體。這一發(fā)現(xiàn)表明孔子鳥具有灰色、紅色/棕色和黑色等色調(diào),可能與現(xiàn)代草雀(Taeniopygia)類似,這也是首次在早期鳥類化石中發(fā)現(xiàn)完好的褐黑素體。
然而,另一個(gè)研究小組未能發(fā)現(xiàn)這些所報(bào)告的褐黑素體痕跡。他們?cè)?011年的研究中發(fā)現(xiàn),某些金屬(如銅)的存在與黑素體的保存有關(guān)。結(jié)合黑素體的化石印跡和羽毛中金屬的存在,第二個(gè)科學(xué)家小組重建了孔子鳥深色的身體羽毛和上翼羽毛,但在大部分翅膀羽毛中未發(fā)現(xiàn)黑素體或金屬痕跡。他們推測(cè)孔子鳥的翅膀可能是白色的,或可能著色于類胡蘿卜素色素。雄性標(biāo)本的長(zhǎng)尾羽整體也呈深色。
2018年對(duì)CUGB P1401標(biāo)本的研究表明,孔子鳥的翅膀、喉嚨和羽冠上存在大量斑點(diǎn)。
分布棲息
分布范圍
孔子鳥的化石主要分布在中國(guó)的遼寧省朝陽、錦州地區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)自治區(qū)的赤峰以及河北省省的承德等地。這些化石出土自不同地層,包括義縣組(大約1.25億年前)、九佛堂組(大約1.2億年前)以及河北大北溝鎮(zhèn)組(大約1.31億年前)。
棲息環(huán)境
孔子鳥的化石主要出土于早白堊世時(shí)期的火山石地層中的湖相沉積層。這些沉積層反映了一個(gè)火山活動(dòng)相對(duì)較弱的時(shí)期,當(dāng)時(shí)的環(huán)境氣候濕潤(rùn)且溫暖,河流和湖泊眾多。火山爆發(fā)使該地區(qū)分割成了若干個(gè)小型自然生態(tài)環(huán)境。
2010年的一項(xiàng)研究利用地層中爬行綱骨骼中的氧同位素分析,揭示了包括義縣在內(nèi)的東亞多數(shù)地區(qū)在當(dāng)時(shí)具有涼爽的溫帶氣候。義縣組的平均氣溫估計(jì)大約為10°C ± 4°C。這一時(shí)期的溫帶地區(qū)廣泛分布著異木屬(Xenoxylon)的木材化石。
孔子鳥具有大而彎曲的趾爪,其跗跖骨相對(duì)較短,大約為脛跗骨的一半長(zhǎng)。這些特征表明它更傾向于樹棲生活。孔子鳥的前肢保留有三個(gè)大而彎曲的指爪,可能是適應(yīng)攀爬樹木的需要。根據(jù)鳥類趾節(jié)的比例可區(qū)分樹棲和陸生鳥類,樹棲鳥類通常具有相對(duì)較長(zhǎng)的遠(yuǎn)端趾節(jié),而孔子鳥的趾節(jié)特征更接近樹棲鳥類。長(zhǎng)的尾綜骨可能與使用尾羽來攀緣樹干有關(guān)。此外,孔子鳥的跖骨緊密排列,近端餅狀的跗骨與部分跗骨愈合,構(gòu)成了較為原始的跗跖骨結(jié)構(gòu)。這些特征,包括相對(duì)較短的跗跖骨和脛跗骨,表明孔子鳥不適于快速地面奔跑。
古生物學(xué)
覓食行為
1999年,侯連海及其同事提出孔子鳥可能是草食性的,且根據(jù)其向上彎曲的喙形態(tài)推斷并非猛禽。同年,迪特·斯特凡·彼得斯和中國(guó)古生物學(xué)家季強(qiáng)推測(cè),孔子鳥可能使用柔軟的喙在水下捕捉游動(dòng)的獵物。彼得斯認(rèn)為,它最適合與白尾鹲(Phaethon lepturus)進(jìn)行比較,白尾也有長(zhǎng)尾巴和窄翅膀,甚至經(jīng)常在火山附近筑巢。
2002年,波蘭古生物學(xué)家安杰伊·艾爾扎諾夫斯基(Andrzej El?anowski)提出孔子鳥這類長(zhǎng)翅短腿的鳥類不太可能在樹冠上覓食,而可能在水面或地面捕捉獵物。他還指出孔子鳥的某些特征,如適合翱翔的長(zhǎng)翅膀、類似軍艦鳥(Fregatidae)和翠鳥科(Alcedinidae)的腿部比例,以及類似但無牙的喙,表明它可能在水中覓食。
2003年,周忠和和張福成基于孔子鳥牙齒退化和粗壯的喙,推測(cè)孔子鳥可能以種子為食,并指出熱河鳥的化石提供了這種飲食習(xí)性的直接證據(jù)。
2006年,在九佛堂組發(fā)現(xiàn)的圣賢孔子鳥化石中,第七和第八頸椎附近保存著7至9枚硬骨魚綱的椎體和肋骨。這些發(fā)現(xiàn)表明孔子鳥可能是廣食性鳥類,不僅食用種子,也捕食魚類。俄羅斯生物學(xué)家安德烈·季諾維也夫(Andrei Zinoviev)推測(cè)孔子鳥可能在飛行中捕捉魚類。
飛行行為
孔子鳥的前肢羽毛明顯不對(duì)稱,這種特征的羽毛在空氣動(dòng)力學(xué)上表現(xiàn)出色,通常與較強(qiáng)的飛行能力相關(guān)。結(jié)合其骨骼形態(tài)特征,如健壯的前肢骨骼、桿狀的烏喙骨和已經(jīng)發(fā)育但不特別突出的胸骨龍骨突,可以推測(cè)孔子鳥具有一定的飛行能力。其后肢上的腿羽可能在飛行中也起到輔助作用。然而,由于孔子鳥無法在身體后面旋轉(zhuǎn)手臂,其飛行方式可能與其他鳥類有所不同。此外,相對(duì)較小的胸骨龍骨突暗示它可能無法進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間飛行。
孔子鳥前肢羽毛表現(xiàn)出了明顯的不對(duì)稱性,這種形態(tài)的羽毛的空氣動(dòng)力學(xué)性質(zhì)較強(qiáng),通常具有這種不對(duì)稱結(jié)構(gòu)羽毛的鳥類均表現(xiàn)出了較強(qiáng)的飛行能力。結(jié)合孔子鳥的骨骼形態(tài)特征,如較為強(qiáng)健的前肢骨骼,呈桿狀的烏喙骨,胸骨已經(jīng)具有不是特別發(fā)育的龍骨突,依據(jù)這些可以推測(cè)孔子鳥應(yīng)該已經(jīng)具有了較強(qiáng)的飛行能力,而后肢上的腿羽在其飛行過程中也可以起到輔助飛行的作用。然而,由于孔子鳥肱骨無法抬升至水平線以上,其飛行方式可能與其他鳥類存在差異。而且其相對(duì)較小的胸骨龍骨表明它可能無法長(zhǎng)時(shí)間飛行。
其他行為
根據(jù)孔子鳥的鞏膜骨形態(tài),這種鳥類可能是晝行性的。自從發(fā)現(xiàn)以來,已經(jīng)有成百上千件孔子鳥的化石標(biāo)本被發(fā)現(xiàn),且化石保存狀況極佳。如此數(shù)量眾多且保存完好的鳥類化石,在全球范圍內(nèi)都是非常罕見的。大量個(gè)體的集中保存可能既與集體死亡有關(guān),也可能表明孔子鳥具有群居生活的特征。
繁殖發(fā)育
繁殖
2007年,科學(xué)家們?cè)谝痪呖鬃峪B化石骨骼旁發(fā)現(xiàn)了一個(gè)鳥卵,這是第一次發(fā)現(xiàn)與孔子鳥屬相關(guān)的鳥蛋。鳥蛋呈圓形,直徑為17mm,略小于孔子鳥的頭部,大小正好適合通過其骨盆管道。
恐龍和中生代鳥類的骨盆管道由于恥骨下端的連接而較窄,形成V形開口,只有適合大小的鳥蛋才能通過。而在現(xiàn)代鳥類中,恥骨連接已消失,允許更大的鳥蛋通過。通過測(cè)量孔子鳥標(biāo)本的骨盆開口發(fā)現(xiàn),允許通過的最大蛋徑為23mm,比同等大小的現(xiàn)代鳥類蛋小。現(xiàn)代鳥類中,較大的鳥蛋通常出現(xiàn)在晚熟型物種中,而較小的鳥蛋常見于早熟型物種。因此,孔子鳥的蛋比現(xiàn)代需哺育性鳥類小約30%,可能屬于早熟型。
研究發(fā)現(xiàn),包括孔子鳥在內(nèi)的中生代鳥類的骨盆管道相對(duì)較小,說明它們的鳥卵也較小。這表明非鳥類恐龍和中生代鳥類可能無法進(jìn)行現(xiàn)代鳥類的接觸式孵化,因?yàn)橄鄬?duì)于鳥蛋來說它們過于龐大。孔子鳥可能沒有在開放的巢中孵育,而是可能利用樹上的裂縫來保護(hù)鳥蛋,小蛋尺寸也意味著它們可能有較大的窩卵數(shù)量。此外,地面以上筑巢的行為僅在后期的新鳥類中進(jìn)化出現(xiàn),中生代鳥類可能像非鳥類恐龍一樣,將鳥蛋埋在地面上。
發(fā)育
孔子鳥的生長(zhǎng)率與現(xiàn)生鳥類相似,其成年個(gè)體的長(zhǎng)骨由內(nèi)外兩層生長(zhǎng)速率較慢的骨板層和中間的高度血管化纖維骨組織共同構(gòu)成。這種快速沉積的生長(zhǎng)過程至少會(huì)中斷一次,形成至少一條生長(zhǎng)停滯線(LAG)。孔子鳥從幼年到接近完全骨成熟的過程中經(jīng)歷了快速生長(zhǎng),之后進(jìn)入持續(xù)3-4年的間歇性生長(zhǎng)階段,最終達(dá)到完全骨成熟。
在孔子鳥的五個(gè)骨骼組織學(xué)年齡階段(HAC I-V)中,HAC I階段的骨壁完全由高度血管化的纖維骨組織組成,未出現(xiàn)生長(zhǎng)停滯線和環(huán)形骨板;HAC II階段出現(xiàn)內(nèi)環(huán)骨板,主要由高度血管化的纖維骨組織構(gòu)成。HAC I和II階段代表了個(gè)體早期的快速生長(zhǎng)階段。到了HAC III階段,個(gè)體結(jié)束了快速生長(zhǎng),骨沉積速率變慢,形成外環(huán)骨板,之前形成的纖維骨組織被夾在內(nèi)外環(huán)骨板之間。在HAC IV階段,除了三層結(jié)構(gòu)外,外環(huán)骨板中出現(xiàn)1-2條生長(zhǎng)停滯線。HAC V階段與HAC IV相似,但外環(huán)骨板上有3-4條生長(zhǎng)停滯線。HAC IV和V階段標(biāo)志著個(gè)體生長(zhǎng)的完全骨成熟階段。
滅絕原因
包括孔子鳥在內(nèi)的熱河生物群,是在較短時(shí)間內(nèi)通過快速的輻射演化發(fā)展起來的。與晚侏羅世相比,早白堊世的氣候條件發(fā)生了顯著變化,由干旱炎熱轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)溫暖潮濕。這種有利于生物生存和發(fā)展的氣候條件,以及動(dòng)態(tài)的生態(tài)背景,促進(jìn)了熱河生物群在短時(shí)間內(nèi)的快速繁衍和輻射演化。
然而,伴隨著熱河生物群的發(fā)展和演化,遼西地區(qū)的火山活動(dòng)非常活躍。義縣組地層中記錄了多次強(qiáng)烈的中基性火山熔巖噴發(fā),形成至少四個(gè)大型的“湖相沉積-火山噴發(fā)”循環(huán)。這些中酸性火山噴發(fā)帶來的大量火山灰、有毒氣體和有害元素,可能導(dǎo)致了森林大火、溫室效應(yīng)以及空氣和水體污染等環(huán)境突變,引發(fā)了多次生物群體的非正常死亡事件,最終導(dǎo)致了孔子鳥等生物的滅絕。
主要價(jià)值
孔子鳥因其獨(dú)特的形態(tài)特征、在鳥類系統(tǒng)演化中的重要位置以及眾多的化石發(fā)現(xiàn),成為了鳥類早期輻射與演化研究的關(guān)鍵對(duì)象。這一類群展現(xiàn)出了高度的物種多樣性和演化程度,盡管它們大多數(shù)的飛行相關(guān)形態(tài)特征相對(duì)于同期的鳥胸類(包括反鳥類和今鳥型鳥類)來說較為原始。
然而,遼寧古生物博物館收藏的一件孔子鳥標(biāo)本(PMoL-AB00178)展示了許多此前在孔子鳥類群中未見到的形態(tài)特征,特別是一些與飛行相關(guān)的進(jìn)步特征。這些特征不僅在已知的孔子鳥類群中獨(dú)一無二,甚至在同時(shí)期的反鳥類和今鳥型鳥類中也未見記錄,表明這可能代表孔子鳥類的一個(gè)新的、更為進(jìn)化的分支。這些發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)了孔子鳥作為研究鳥類早期演化的重要價(jià)值,提供了對(duì)早期鳥類多樣性和演化路徑的新見解。
相關(guān)文化
圣賢孔子鳥是由中國(guó)著名的古鳥類專家侯連海命名的。在1994年的一次意外訪問錦州期間,侯連海發(fā)現(xiàn)了一個(gè)只包含頭部和半個(gè)前肢的不完整孔子鳥化石。命名時(shí),侯連海考慮了多個(gè)名稱,如中國(guó)鳥、中華鳥、神州鳥等,但由于這些名稱與一些已經(jīng)命名的物種重復(fù),他在聽取了其他國(guó)家專家的意見后,決定選擇一個(gè)既能代表中國(guó)文化特色,又在全世界廣為人知的名字——圣賢孔子鳥。
物種對(duì)比
孔子鳥與德國(guó)發(fā)現(xiàn)的始祖鳥(公認(rèn)為最原始的鳥類,約1.4億年前出現(xiàn)于德國(guó)索羅霍芬晚侏羅世潟湖沉積中)在形態(tài)學(xué)上有許多相似之處。這兩種類的前肢在進(jìn)化水平上相當(dāng),表現(xiàn)在腕骨未愈合、指骨較長(zhǎng)等特征上。孔子鳥和始祖鳥的后肢也展現(xiàn)出顯著的形態(tài)學(xué)相似性。
孔子鳥與始祖鳥形態(tài)對(duì)比如下表所示:
考古發(fā)現(xiàn)
1993年11月,中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的古生物學(xué)家侯連海和胡耀明到錦州的化石收藏家張鶴家中拜訪,張鶴向他們展示了在北京跳蚤市場(chǎng)購買的一塊鳥類化石標(biāo)本,12月,侯連海又在一位名為楊玉山的農(nóng)民處看到了第二個(gè)鳥類化石標(biāo)本,這兩個(gè)標(biāo)本均產(chǎn)自北票市上園鎮(zhèn),地層是晚侏羅紀(jì)義縣組。
1995年,侯連海及同事正式描述了這前兩個(gè)標(biāo)本及第三個(gè)化石標(biāo)本,命名為新屬新種——圣賢孔子鳥(Confuciusornis sanctus)。第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的標(biāo)本被指定為正模標(biāo)本,編號(hào)為IVPP V10918,包含有顱骨和部分前肢的部分骨架。另外兩具副模標(biāo)本,分別包括完整的骨盆和后肢,編號(hào)為IVPP V10895,以及不完整的后肢和附著在脛骨兩側(cè)的羽毛印痕,編號(hào)為IVPP V10919-10925。由于這些副模標(biāo)本中僅含正模標(biāo)本未見的骨骼,因此對(duì)該物種的認(rèn)識(shí)有一定的推測(cè)性。直到后來發(fā)現(xiàn)的大量完好保存的標(biāo)本,才證實(shí)這些標(biāo)本確實(shí)代表了同一物種。
從1995年開始,北票市四合屯村附近的農(nóng)民開始挖掘化石,1997年起,中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所在該地點(diǎn)進(jìn)行了大規(guī)模專業(yè)發(fā)掘,已發(fā)現(xiàn)包括數(shù)百個(gè)孔子鳥標(biāo)本在內(nèi)的豐富化石。此后,許多其他產(chǎn)生熱河生物群化石的地點(diǎn)也被發(fā)現(xiàn),分布在遼寧、河北和內(nèi)蒙古等廣大地區(qū)。
四合屯是孔子鳥化石出產(chǎn)最多的地點(diǎn),據(jù)野外發(fā)掘經(jīng)驗(yàn),僅在所謂的“鳥板”一層,每5~6平方米就能發(fā)現(xiàn)一件孔子鳥標(biāo)本,某些區(qū)域不到2m2就能找到2~3只。
孔子鳥正型標(biāo)本保存狀況良好,腹部朝上,背部朝下,顱骨、四肢、頸椎、坐骨等保存完整,并附有羽毛。化石標(biāo)本保存在山東省天宇自然博物館,編號(hào)STM 13-32,為研究早期鳥類生態(tài)行為提供重要材料。
參考資料 >
Confuciusornis Hou, Zhou, Gu & Zhang, 1995.GBIF.2024-01-03
孔子鳥.中國(guó)大百科全書.2024-01-03