現今所有的鳥類都來自白堊紀末期很小的一個分支,牠們倖存的秘密武器究竟是什麼呢?

現生的鳥類有多達1萬種以上,光從中文漢字有「鴴、鵜、鸚、鶫、鶘、鷲、鵝、鵡、雞、鷹、鴨、鸝、鷯、鴷、鵟、鴗、䴒、鶴、鳳、鵰…」等諸多相關字詞來看,也不難了解這是一個龐大的類群。

但在這個繁榮的光景背後,大部分的鳥類其實也在白堊紀末期的大滅絕中滅絕了,現今所有的鳥類僅是當時其中很小的一個分支演化至今。

那究竟是什麼因素把這一小群鳥類留了下來呢?

無齒是演化關鍵?

關於小行星撞擊對恐龍的影響仍在爭論中:它到底是給予正值顛峰的恐龍王朝致命一擊,還是壓在早已苟延殘喘的末代恐龍身上的最後一根稻草?

最早的鳥類出現在大約1.65億至1.5億年前的侏羅紀時代,起源於獸腳類恐龍(大家熟知的霸王龍就是這類恐龍)。到了6600萬年前的白堊紀末期,一顆直徑約10公里的飛來橫禍衝撞地球,一系列的後續災難終結了恐龍長達1億6千萬年的霸權,只剩下鳥類作為恐龍唯一的後裔存活至今。

有部分觀點認為,即便那顆小行星沒有到來,恐龍也還是會因為無法適應環境而被淘汰,最大的證據就是恐龍各類群的多樣性早在大滅絕之前就開始下降。

有研究指出生態環境的壓力會讓物種多樣性降低,例如在現今全球氣候變遷的環境下,生物的多樣性就正在持續減少,而恐龍也可能早在突然滅絕前就受到了環境變化的影響而開始逐漸消失。

針對此一觀點,德瑞克.拉森(Derek Larson)和同事進行了一項有關滅絕前獸腳類恐龍多樣性的調查。由於有許多小型獸腳類恐龍的骨骼纖細甚至跟鳥類一樣是中空的,保存時容易破碎,因此他們轉而研究較為堅硬且與飲食環境較為相關的牙齒。

在研究了大滅絕前1800萬年範圍內超過3000種小型獸腳類恐龍的牙齒型態變化之後,拉森等人發現恐龍在那場天外之災到來之前都還保持高度繁榮,證據就是隨著小型獸腳類恐龍從高度肉食逐漸變為雜食或是食魚、食蟲,其牙齒的型態也有高度分化,而這個高度分化的多樣性在大滅絕來臨之前都沒有減緩的徵兆

那究竟是什麼因素把這個高度繁榮的類群和大部分鳥類一掃而空,僅留下其中一小支繁衍至今呢? 拉森及其同事在該文中提出一個新穎的假說:沒有牙齒可能才是演化存續的關鍵(有趣的是,這個結論是在研究了大量牙齒之後得出的)。

大災難中存活下來的鳥類稱為「今鳥類」(Neornithes),是一種比較進步的鳥類。牠們與自己的後裔,現代鳥類一樣都沒有牙齒。拉森和同事認為這可能與飲食相關,比起滿嘴的利齒尖牙,沒有牙齒堅硬喙部也許更容易叼起地上的種子並將其撬開來食用

森林大火過後,即便植物都被燃燒殆盡,種子依然能堅挺過最艱難的時光,默默等待時機來臨後再發芽茁壯;在小行星撞擊的那一剎,相似但更大規模的情況也發生了,高溫所引發的森林大火也在全球範圍內蔓延開來,再加上之後的「核冬天」,多數的植物都在那場災難中慘遭滅頂,僅剩種子保留了下來。

同時,植物支持的生態系統也隨之崩解,災難過後第一批適應環境並苟延殘喘的恐龍類群倖存者,也許恰好就是那些能以種子為食的「無齒」之鳥。

圖片來源:Brusatte, S. (2016).

最新假說:不上進救了現代鳥類一命!

另一項與小行星撞擊事件與鳥類演化關係的發現來自今年6月刊載於《當代生物學》(Current Biology)的一篇文章。

丹尼爾 .J. 費爾德(Daniel J. Field)等人認為,原始鳥類與現代鳥類的致命區別可能就在於樹棲適應的習性不同—— 賴在地上不肯上進登上枝頭的個性,也許才是現代鳥類躲過一劫的重要關鍵

6600萬年前小行星的撞擊光是衝擊波就可能剷平了方圓1500公里內的樹木,接踵而來的是毀滅性的森林大火、酸雨以及漫無天日的黑暗,整個地球的植物生態性統崩壞。費爾德等人發現裸子植物及被子植物等種子植物雖在災難前留下了孢粉,但一直到災難過後很長一段時間才復甦,這其間的植物生態系統主要由少數幾種蕨類植物所主導,也就是說,在當時全球範圍的環境內,樹木森林所構成的生態環境是完全崩解甚至長達千年的。

在小行星到來之前地球上較為興盛的鳥類是一種稱為「反鳥類」(Enantiornithes)的類群。這一類鳥的身體構造大多是適應樹棲的,比如具有能彎曲、對握的腳爪等等。然而,在如充滿森林大火、酸雨、核冬天甚至千年沒有森林的末日生態環境中,如果還需要仰賴樹木等植物來棲息、築巢的話,就不是個良好適應環境的生活習性。

樹棲的鳥類在小行星撞擊地球的事件中滅絕了。圖片來源:Phillip M. Krzeminski | nature.com

不過,現在仍有許多樹棲型鳥類在到處嘰嘰喳喳地喧鬧著,那牠們又是如何在那次災難中挺過來的呢?

在對現生鳥類的演化譜系進行了分析之後費爾德等人發現,與現代鳥類祖先的最相近類群是鴕鳥及䳍(tinamou)等在陸地生活適應良好的類群,而一些新發現的「今鳥類」化石中的身體構造比例也顯示出,現代鳥類的祖先可能更適應陸棲的生活。

䳍。圖片來源: Stavenn | Wikipedia

也就是說,那些當時沒攀上枝頭的鳥類反而在全球森林被燒光、死光的情況下還能勉強在地面上跑來跑去尋找食物並繁衍後代,直到千年之後樹木、森林復甦之後,才在這次的競爭中拔得頭籌,登上了樹梢。

 

撰文:廖俊棋

編輯:婉珺

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