赛先生

1.5亿年前,一只不会飞的鸟

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杨源𬸚𬸦(发音:yuè zhuó)(Yuezhuornis yangyuanensis)的复原图 图源:中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王敏团队
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导读:

 鸟类的飞行能力是如何演化出来的?中国科学家发现了一种生活在侏罗纪晚期的早期鸟类,它前肢短小,根本不会飞,却为科研人员探究这一问题提供了新的维度。

寂寞帅猫|撰文

鸡,鸵鸟,企鹅,都不是能翱翔蓝天的“鸟”。

这些鸟类的祖先曾经具备飞行能力,只是在漫长的演化过程中,它们逐渐适应了不同的生活环境,失去了自由飞翔的机会。

但在鸟类刚刚出现的时代,情况又是怎样的?约1.5亿年前,鸟类的演化还处于早期阶段。一些鸟类已经拥有适应飞行的身体结构,但也有一些鸟类似乎走上了不同的演化道路。

2026年10月14日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王敏团队联合福建省地质科学研究院等单位,在《自然》(Nature)发表了一项研究。他们在福建政和地区发现了一种生活在侏罗纪晚期的早期鸟类,其前肢异常短小,很可能根本不会飞![1]

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杨源𬸚𬸦的骨骼重建图 图源[1]
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一只不会飞的侏罗纪鸟类
2024年8月,王敏团队在福建省南平市政和县开展野外调查。一次化石采集过程中,研究人员敲开石板,发现其中露出了一部分头骨。根据当时的形态,他们判断这可能是一种鸟类,也可能是与鸟类亲缘关系接近的小型兽脚类恐龙。
“当时最吸引我们的地方,是它在野外就已经暴露出了头骨。”王敏告诉《赛先生》,头骨以外的身体部分还被围岩覆盖,研究人员尚无法判断这究竟是什么动物。
经过后续研究,团队将其命名为杨源𬸚𬸦*(Yuezhuornis yangyuanensis),建立了一个新属新种,并将它与此前发现的政和鸟(Zhengheornis)归入新建立的政和鸟科(Zhengheornithidae)。
*笔者注:杨源指化石发现地福建政和县杨源乡,𬸚𬸦(yuè zhuó)源自古书上记载的一种水鸟,中国古代民间传说中的五凤之一。
这件化石保存了部分头骨、脊椎、肩带、腰带和四肢。研究人员估计,它的体重约为821克,骨组织学分析显示,死亡时已处于亚成年或成年阶段。
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化石照片,可以看到化石中保存的部分头骨、脊椎、肩带、前肢、骨盆、后肢和尾椎等骨骼 图源[1]
它的外形与今天的鸟类有着明显差异。首先,它长着牙齿:其前颌骨上的牙齿排列紧密,上颌骨部分牙齿带有锯齿,显示出与伤齿龙类等非鸟类兽脚类恐龙相似的特征。此外,它的部分足趾骨也与恐爪龙类相似,特别是具有能够高度背伸的第二脚趾。
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研究人员根据化石保存情况,对能够辨认的骨骼进行标注,包括左右肱骨、尺骨、桡骨、股骨、胫骨,以及部分掌骨、跖骨和趾骨等。
但与此同时,它的腰带和后肢又具备一些更接近鸟类的衍生特征。这种不同身体部位保留着不同演化阶段特征的现象,被称为“镶嵌演化”(mosaic evolution)。
如何确定它究竟属于鸟类,还是其他小型兽脚类恐龙?
王敏解释,随着越来越多的化石被发现,早期鸟类与其他兽脚类恐龙之间的形态界限变得更加模糊,许多骨骼特征在两者中都能找到,很难仅凭一两个特征作出判断。研究人员需要综合比较不同特征,并结合系统发育分析,才能判断其演化位置。
尽管这种动物的头骨和牙齿具有一些类似非鸟类恐龙的特征,但研究人员也在其骨骼中发现了多项支持鸟翼类归属的证据,包括宽阔且没有裂隙的耻骨联合(pubic apron)、纤细的头骨骨骼如颧骨等。此外,它的腓骨明显缩短,第二跖骨也相对较短,显示出一些比始祖鸟更加进步的鸟类特征。
研究人员进一步采用不同方法重建了系统发育关系,最终,多种系统发育分析都支持将这一新物种归入鸟翼类(Avialae)。它与此前发现的政和鸟构成姐妹群,二者组成的新类群位于始祖鸟之后,是已知最早分异的鸟翼类之一。
不过,这种鸟类最特殊的地方还不是它的牙齿或足趾,而是它的前肢。一般来说,飞行鸟类需要相对发达的前肢和适应飞行的肩带结构。但这种新发现的鸟类,前肢长度比后肢短约三分之一,肱骨甚至短于股骨。它的叉骨夹角较大、乌喙骨呈矩形,肩带仍保留着较为原始的结构。研究人员还将它的四肢比例与大量现代鸟类及其他早期近鸟类进行比较,发现其形态更接近某些陆栖鸟类,而不是典型的飞行鸟类。
王敏认为,短小的前肢是判断它不具备飞行能力的重要证据。综合骨骼结构与形态测量结果,团队推测,这是一种主要在地面活动的小型肉食性鸟类,可能具有较强的奔跑能力。
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侏罗纪鸟类的另一幅图景
鸟类从何而来,又是如何飞上天空的?这个问题已经困扰了古生物学家一个多世纪。
19世纪60年代,德国发现的始祖鸟(Archaeopteryx)化石为研究鸟类起源提供了重要证据。这种生活在约1.5亿年前的动物,既有羽毛和翅膀,也保留着牙齿、带爪的前肢和长长的骨质尾巴。
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保存在美国菲尔德自然史博物馆中的一具始祖鸟骨骼化石 图源[2]
如今,鸟类起源于兽脚类恐龙已经获得大量化石和其他证据支持。但鸟类究竟何时开始飞行、最初具备怎样的飞行能力,这些问题仍然存在争论。始祖鸟本身就是一个例子。它具有与飞行相关的羽毛,但肩带和胸部骨骼尚未达到现代飞行鸟类的发达程度。一些研究人员认为,即使它能够主动飞行,飞行能力也可能比较有限。
长期以来,始祖鸟都是研究侏罗纪鸟类最重要、最为人熟知的化石。相比白垩纪丰富的鸟类化石记录,侏罗纪鸟类化石一直十分稀少。这使科学家难以了解鸟类在出现之初究竟经历了怎样的分化。[2]
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员徐星长期从事恐龙演化与鸟类起源研究,他也是此次杨源𬸚𬸦研究的共同作者。他告诉《赛先生》,此前中国发现的燕辽生物群和热河生物群为研究鸟类飞行起源提供了大量化石证据,但它们分别代表着不同的地质时期。从时间尺度上看,福建政和动物群的发现补充了侏罗纪最晚期的化石记录,为了解这一阶段的鸟类演化提供了新的材料。
2023年,王敏团队在《自然》发表研究,报道了在福建政和动物群发现的奇异福建龙(Fujianvenator prodigiosus)。这种生活在约1.48亿至1.5亿年前的早期鸟翼类具有异常修长的后肢。结合当地湿地环境的化石证据,研究人员推测它可能适应地面活动或涉水生活。[3]
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奇异福建龙有着异常修长的后肢 图源[3]
2025年,王敏团队又在《自然》报道了政和八闽鸟(Baminornis zhenghensis)。与始祖鸟不同,八闽鸟拥有较短的尾部,末端形成了由尾椎愈合而成的尾综骨。这种结构在现代鸟类和许多白垩纪鸟类中很常见,此前却未在侏罗纪鸟类化石中发现。
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王敏(左)与政和八闽鸟合作研究者、福建地调院教授级高工陈润生的合影 图源:forestry.gov.cn
它的发现将已知短尾鸟类的出现时间向前推进了约2000万年。更特别的是,八闽鸟还具有一些较为进步的肩带和腰带特征,提示部分与飞行相关的身体结构可能比此前认为的更早出现。[4]
这一结果让王敏感到意外。他在采访中回忆,此前没有想到,具有尾综骨的鸟类在侏罗纪就已经出现,而且八闽鸟在系统发育分析中的位置比仍然保留长尾的热河鸟更加原始。
八闽鸟的发现也使鸟类尾部结构的演化史变得更加复杂。研究人员尚无法确定,其尾综骨是在这一支系中独立形成的,还是早已存在于它与其他鸟类的共同祖先中。[4]
此次新发现的杨源𬸚𬸦,又提供了一种不同的身体结构:它的前肢明显短小,很可能不会飞。
这些化石证据表明,约1.5亿年前,早期鸟类及其近亲已经具有相当丰富的形态差异,可能占据着不同的生态位。
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飞行的不同演化路径
在鸟类起源研究中,飞行能力的获得一直被认为是推动身体结构变化的重要因素。从非鸟类兽脚类恐龙到早期鸟类,前肢延长、羽毛形态变化,以及肩带和胸部骨骼的逐步改变,都与飞行适应密切相关。
杨源𬸚𬸦的发现,则为“早期鸟类并非始终朝着增强飞行能力的方向演化”这一判断提供了新的化石证据。它位于鸟翼类的基干位置,却保留着短小的前肢和不利于飞行的肩带结构。对于这种情况,研究人员提出了两种可能的解释:
第一,鸟类起源之后,飞行能力曾在不同演化支系中独立出现;第二,早期鸟类的共同祖先已经具备一定飞行能力,但杨源𬸚𬸦所在的政和鸟科后来又独立失去了飞行能力。
“这两种演化途径,现在都是有可能的。”徐星表示。在他看来,此次福建发现的化石提示了一种可能:飞行能力出现后不久,就在某些早期鸟类的演化分支中再次丧失。
不过,飞行能力“多次独立起源”的观点并不是第一次被提出。按照这一假说,飞行能力并非只在鸟类及其近亲的某个共同祖先中出现一次,而是由不同演化分支分别获得。
2003年,徐星等研究人员报道了生活在白垩纪早期的小盗龙(Microraptor)。这种与鸟类亲缘关系接近的恐龙,前肢和后肢都具有较长的羽毛,因此常被称为“四翼恐龙”。研究人员认为小盗龙可能具有滑翔能力,这为理解鸟类从滑翔向主动扑翼飞行的演化过程提供了重要线索。[5]
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图6 徐星和研究团队发现的“顾氏小盗龙”,四肢长有飞羽,可能能够滑翔 图源:徐星团队
随着相关研究不断深入,科学家对小盗龙飞行能力的演化起源提出了不同解释。其中一种观点认为,小盗龙的四翼结构与鸟类的飞行结构存在明显差异,二者的飞行能力可能具有不同的演化起源。[2]
近年来,新的化石发现和比较研究为这一观点提供了更多证据。例如,2026年9月,《自然·通讯》(Nature Communications)发表的一项研究报道了另一种小盗龙类恐龙Norellraptor barsboldi。研究人员比较了小盗龙类与鸟翼类的骨骼演化,发现两者独立演化出多种相似的飞行相关特征,但这些特征出现的先后顺序并不相同。这些研究进一步为飞行相关特征可能独立演化的观点提供了新的证据。[6]
不过,具有飞行相关结构并不意味着动物一定能够像现代鸟类那样主动飞行。例如,小盗龙类究竟主要依靠滑翔还是能够进行肌肉驱动的扑翼飞行,目前仍存在争论;不同研究对其空气动力学能力的判断也不完全一致。
王敏告诉《赛先生》,相比政和鸟科后来失去飞行能力,他个人更倾向于飞行能力在鸟类及其近亲中多次起源的解释。他以小盗龙为例指出,这些与鸟类关系密切的恐龙也具备一定的飞行能力,因此,多次独立起源是一种值得考虑的演化解释。但他同时强调,最终仍需要化石证据来判断。
至于如何判断哪种解释更接近事实,王敏认为,关键还是在于寻找新的化石证据。例如,如果未来发现一种比始祖鸟更原始、同样不具备飞行能力且适应陆地生活的鸟类,就可能为检验现有的演化假说提供新的依据。
2021年,王敏曾在一次采访中谈到,“研究的乐趣就在于,今天我们认为是对的东西,明天可能就会被完全颠覆。”[7] 
回顾过去几年在政和开展的研究,王敏告诉《赛先生》,新的化石发现不断改变着他的认识。尤其是八闽鸟的发现,让他开始重新思考一些已经接受了十多年的演化假说“可能未必都是准确或正确的”。他认为,要判断这些假说是否成立,还需要更多化石证据和研究方法的改进。Image

作者简介:

寂寞帅猫,《赛先生》科学写作小组成员,做什么事情都三分钟热度的小语种选手,喜欢恐龙,有一只猫叫臭宝。

参考文献:

[1] Xu, L., Wang, M., et al. Jurassic flightless bird reveals early ecological diversity of avialans. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10972-z

[2] https://www.nature.com/articles/d41586-026-00076-z

[3] https://www.nature.com/articles/s41586-023-06513-7

[4] https://www.nature.com/articles/s41586-024-08410-z

[5] https://www.nature.com/articles/nature01342

[6] https://www.nature.com/articles/d41586-026-03126-8

[7] http://www.ivpp.cas.cn/kxcb/kpdt/202101/t20210125_5876912.html

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