由侏羅紀(jì)恐龍起源的鳥(niǎo)類(lèi)，其生物多樣性演化歷經(jīng)了怎樣的過(guò)程?一直是學(xué)界熱點(diǎn)研究方向，長(zhǎng)期以來(lái)備受關(guān)注。

中國(guó)科學(xué)家最新完成的一項(xiàng)研究揭示，鳥(niǎo)類(lèi)從侏羅紀(jì)起源至今，出現(xiàn)過(guò)三次大規(guī)模凈成種速率的增加，鳥(niǎo)類(lèi)生物多樣性演化主要受氣候變化的影響，也受到白堊紀(jì)末大滅絕事件的影響。

記者23日從中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所(中科院古脊椎所)獲悉，該所博士生余逸倫、張馳副研究員和徐星研究員共同完成的這項(xiàng)鳥(niǎo)類(lèi)生物多樣性大尺度演化成果論文，已獲最新一期國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)科學(xué)院院刊》(PNAS)在線發(fā)表。

有過(guò)哪三次大規(guī)模增加？

論文通訊作者徐星介紹說(shuō)，凈成種速率是指成種速率減去滅絕速率。本次研究結(jié)果表明，在鳥(niǎo)類(lèi)的演化歷史中凈成種速率有過(guò)三次大規(guī)模的增加：

第一次增加位于1.65億至1.35億年前之間，并伴隨著與運(yùn)動(dòng)功能有關(guān)的解剖學(xué)模塊加速演化，形態(tài)分異度擴(kuò)大以及相對(duì)于非鳥(niǎo)類(lèi)恐龍類(lèi)群的形態(tài)空間偏移，暗示基干鳥(niǎo)類(lèi)發(fā)生過(guò)一次適應(yīng)輻射，并占據(jù)與祖先類(lèi)群不同的生態(tài)位。

第二次增加位于9000萬(wàn)至5500萬(wàn)年前之間，并在7000萬(wàn)至6500萬(wàn)年前之間存在一次大幅度的下降以及后續(xù)的快速反彈。這一時(shí)段早期冠群鳥(niǎo)類(lèi)頭骨形態(tài)演化速率增加，暗示這次輻射與第一次的驅(qū)動(dòng)力不同，有可能是由于食性以及取食行為的多樣化導(dǎo)致。

第三次增加起始于約4500萬(wàn)至4000萬(wàn)年前，由于形態(tài)演化速率分析中使用的冠群鳥(niǎo)類(lèi)較少，最新研究未能夠?yàn)檫@次輻射提供形態(tài)學(xué)方面的證據(jù)。盡管如此，這次輻射依然得到分子系統(tǒng)學(xué)以及部分化石證據(jù)的支持。

其中，前兩次大規(guī)模凈成種速率增加，分別對(duì)應(yīng)了鳥(niǎo)類(lèi)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和取食系統(tǒng)形態(tài)的加速演化。

氣候變化有什么影響？

中科院古脊椎所研究團(tuán)隊(duì)指出，鳥(niǎo)類(lèi)生物多樣性演化研究，雖然從功能形態(tài)學(xué)和生態(tài)學(xué)的角度，早期干群鳥(niǎo)類(lèi)和早期冠群鳥(niǎo)類(lèi)的輻射是由不同的因素驅(qū)動(dòng)的，但是鳥(niǎo)類(lèi)的凈成種速率變化趨勢(shì)整體與自侏羅紀(jì)以來(lái)的全球溫度變化趨勢(shì)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

之前的研究認(rèn)為，由氣候變化驅(qū)動(dòng)的棲息地碎片化所導(dǎo)致的異域物種形成，是控制冠群鳥(niǎo)類(lèi)多樣性變化的關(guān)鍵因素。最新完成的研究顯示，干群鳥(niǎo)類(lèi)的多樣性變化可能也由相同的因素控制。

同時(shí)，本次研究還顯示，除了氣候變化，白堊紀(jì)末大滅絕事件也對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)多樣性演化造成影響，不過(guò)，白堊紀(jì)末大滅絕事件對(duì)干群鳥(niǎo)類(lèi)和同時(shí)期的飛行動(dòng)物翼龍類(lèi)的影響顯著大于冠群鳥(niǎo)類(lèi)的影響，這導(dǎo)致干群鳥(niǎo)類(lèi)和翼龍完全滅絕，釋放出的大量生態(tài)位則為冠群鳥(niǎo)類(lèi)在新生代初期的大輻射創(chuàng)造了條件。

最新研究是如何開(kāi)展的？

論文第一作者余逸倫說(shuō)，這一鳥(niǎo)類(lèi)多樣性演化項(xiàng)目源于他參加的中科院古脊椎所2019年大學(xué)生科創(chuàng)計(jì)劃。最新研究通過(guò)整合現(xiàn)代鳥(niǎo)類(lèi)分子系統(tǒng)樹(shù)和滅絕鳥(niǎo)類(lèi)與虛骨龍類(lèi)恐龍的系統(tǒng)發(fā)育和形態(tài)數(shù)據(jù)，在同一框架下探討冠群鳥(niǎo)類(lèi)和干群鳥(niǎo)類(lèi)的生物多樣性演化。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)構(gòu)建三棵包含102個(gè)化石物種和約200種現(xiàn)生鳥(niǎo)類(lèi)的超樹(shù)，使用化石生滅模型計(jì)算鳥(niǎo)類(lèi)從起源至今凈成種速率隨時(shí)間的變化;使用包含非鳥(niǎo)虛骨龍類(lèi)，干群鳥(niǎo)類(lèi)和冠群鳥(niǎo)類(lèi)的形態(tài)學(xué)矩陣以及分模塊的寬松形態(tài)鐘模型計(jì)算不同解剖學(xué)模塊演化速率在系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)上的變化;使用形態(tài)分異度分析和形態(tài)空間重疊程度分析對(duì)比干群鳥(niǎo)類(lèi)和非鳥(niǎo)恐龍的形態(tài)差異性。

論文共同通訊作者張馳曾主導(dǎo)開(kāi)發(fā)出整合分子和化石形態(tài)數(shù)據(jù)的貝葉斯葉端定年方法，該方法在這次研究中用于干群鳥(niǎo)類(lèi)系統(tǒng)樹(shù)構(gòu)建和定年、計(jì)算形態(tài)特征演化速率、以及基于超樹(shù)計(jì)算凈成種速率，是本次研究的核心方法。

鳥(niǎo)類(lèi)演化研究有何意義？

最新完成的這項(xiàng)鳥(niǎo)類(lèi)生物多樣性演化研究，也是中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委首批基礎(chǔ)中心項(xiàng)目“克拉通破壞與陸地生物演化”項(xiàng)目的一部分。由中科院院士周忠和、朱日祥主持的“克拉通破壞與陸地生物演化”項(xiàng)目，旨在探討地球深部過(guò)程、地表環(huán)境和生物演化之間的關(guān)系。

徐星表示，探討華北克拉通破壞和著名的燕遼生物群與熱河生物群演化之間的關(guān)系需要區(qū)分全球和區(qū)域信號(hào)，這項(xiàng)新研究從鳥(niǎo)類(lèi)生物多樣性演化的角度探討了生物演化和環(huán)境的關(guān)系，顯示始于鳥(niǎo)類(lèi)第一次大輻射的起始時(shí)間和燕遼生物群大致同期，暗示鳥(niǎo)類(lèi)的起源和輻射與這一時(shí)期的重要地質(zhì)事件相關(guān)。(記者 孫自法)

關(guān)鍵詞： 鳥(niǎo)類(lèi) 侏羅紀(jì)