脊椎動物——從陸上到天上 (上) / 講者: 文嘉棋教授（香港中文大學生命科學學院助理教授）
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科學界公認地球的年齡已有 46 億歲在人類還未出現的年代這片土地曾經出現過無數種生物它們經歷出現、興盛、創造、滅絕以及不斷演化的命運而我們的大自然早已默默地將這些珍貴史料記錄下

今個星期我們要重溫的講座由發展局古物古蹟辦事處以及魚農自然護理處合辦題目是「脊椎動物從陸上到天上」講者是香港中文大學生命科學學院助理教授文嘉琪她是香港的恐龍專家每年都會去到中國內地以至美國、阿根廷等等的國家挖掘以及研究化石

文嘉琪主要研究的領域是恐龍的演化特別是鳥類以及飛翔的起源你可能會問鳥類與恐龍有什麼關聯呢古代有一種鳥類叫做「始種鳥」英文是 Archaeopteris 要知道鳥類與恐龍的關係就要由這種活躍於一億五千萬年前諸羅紀時代的「早期鳥類」講起

我們已經很早在我們人的科學歷史就知道早期的鳥的化石所以 1861 年在德國的南部是找到這個滿珠河的一個化石叫做 Archaeopteryx 所以 Archaeopteryx 依然都是我們知道最穩定的最早的鳥類化石

現在應該有 13 個昨天剛剛出了一個新的標本這個就是最出名的柏林的 Archaeopteryx

在这个时代,1861 年,他们做科学都已经做到一个很高的水平,他已经在那个时代,已经知道这个是一个早期的鸟类,因为他见到,他的那个 skeleton,就真的好像今天的鸟类,除了有少许不同,好像长的尾巴,和他的头里面有一些牙的,

其他方面就很像樣而且你看到這是我們最早期的羽毛化石它也是跟今天的鳥類羽毛都差不多你可能在街上撿起來都差不多的形狀當我們這麼早的時間找到這些化石科學家開始想一個故事是這些早期的鳥類如何演化到我們今天看到的鳥類

直至 90 年代大量保存羽毛印痕的恐龍化石在中國遼寧等地方出土令科學家了解到羽毛並非鳥類的專利進一步思索恐龍和鳥類的演化關係文嘉祺說中國古化石發掘和研究的工作對全球古生物學有重要貢獻

我們很幸福在中國有些早八月幾和晚珠月幾的化石是非常完整的有些軟的部分,有它的羽毛有時也會有它的皮也試過找到它的腳印好像整個鳳爪在化石上

所以你看到這些標本是很難得的平時我們研究化石研究恐龍就得了一些骨頭和不是那麼完整所以你看到我們近來在赤洲找到一些化石是幾個骨頭那些是我們平時會這樣找的形式所以我給你看這些化石是世界最好的那些剛好是

在中國有,所以一個原因我回來一個是家人一個是因為我近這些化石對我研究有重要性為什麼會有這麼漂亮的化石呢?因為它的保存方式比較特別它是古生的糊是一層層有些塵積囊可以保存很細節

的部分都可以看到還有它的環境跟我們香港的西貢荔枝莊的石層都差不多樣那些地方都是一些可能舊期的那些湖都是在那些一層層的保存方式還有它附近有些火山灰都可以幫助它保存化石所以我的

香港的夢想就是想我們香港找這些花石在香港因為我們有適宜的石塵但是找花石不容易你看到這個在遼寧、河北、外蒙古

我和我的同事,你看看多少功夫才拿到半個山出來找這些化石這些化石其實多數是那些農家來找的因為他找一個可以整年的

收入可以一個發石的所以你們知道中國人都是很聰明的所以在這些地方就很成功找到很多發石當我們有這些這麼漂亮的發石我們可以逐個逐個研究出來的我們有很多不同品種的早期鳥類和早期鳥類的近親是有幾十個品種差不多可能 100 個

我們做一個研究可以看他的瘀傷,看他的骨頭,看他的羽毛,看他的軟部分,跟我們今天的鳥類做一個對比,可以懷疑他當時飛的功能,

文嘉祺以「近鳥籠」作例子它是一種帶有羽毛的恐龍亦是很早期的鳥類活躍於侏羅紀晚期山東省的天宇自然博物館就有超過 200 件「近鳥籠」標本文嘉祺在 2017 年帶領團隊利用激光有導螢光技術詳細素描了其中十多件標本重塑出「近鳥籠」的外形

這是一個很早期的鳥類豬鵝脊的鳥類如果可以回到那個時間會有這樣的形狀有一個很長的尾還有你看到牠的腳其實是有翼的所以很奇怪的還有牠的口這個也可能要放大才看到牠們其實有牙齒的我講了一部分關於早期的鳥類和牠的近親你看到很多方式都可以研究出來

但是那些很漂亮的化石都不會保存 100%的部分所以你看到的化石是好像被車壓扁了的但是其實有些部分都沒有保存到的

所以我自己懶惰或者想做好一點是自己有些方式發明出來可以增加我們在化石研究的部分所以我靠激光來掃標本是可以看到我們平時看不到的東西所以這個是近鳥籠的化石萬珠羅紀

這個黃色是平時看不到的雞翼你看到這個雞翼其實也沒有肉

這條線畫出來的翅膀最前面的部分其實是沒有骨在的所以你在發射如果沒有軟部分是不可能知道的所以我為什麼會花這麼多心思發明這些技術呢?是因為我很注意翅膀的形狀和它的大小因為你想知道它的功能當然要知道這些東西所以我們就用這些方法來看它真正的形狀

近鳥龍身上帶有羽毛的翼但團隊經過深入的比對和研究後仍然無法肯定它的飛行能力近鳥龍這個 Anchionis 有些因為它的化石它的瘤痕有點奇怪

它有一點像今天的鳥類但是有方面很不同所以在這個情況我們有一個困難就要穩定一點知道它的飛行功能所以我們做研究科學的研究生要很小心

我們可以說多些東西,不清楚的東西,要做多些研究的東西所以有些品種好像 Anchionis,很早期的鳥類其實可能可以說是,我們英文的字眼是叫做 On the fence 可以說是飛得很差,或者不懂得飛,很難分

按照現有的研究資料朱羅紀時期早期的鳥類例如更鳥籠和始祖鳥飛行能力有限比較適合在地面生活

到了白岳己年代鳥類才開始更加適應在空中生活例如孔子鳥屬可以振翅飛翔文嘉琪率領的研究團隊發現白岳己一種鳥類近親名為小稻農屬的雌龍科恐龍不但會飛生活雜性還與現代的鷹相似

小肚脓是一个早期的鸟类的近亲但是你看上去就像这个鸟类它也是保存这个身体计划长的尾巴脚也有羽毛口也有牙这个是 Confusosonus 它是差不多最早期的没有牙的鸟类所以你看上去就好像今天看到的鸟类因为它其实形状都差不多

小斗龍,這個 Microraptor,他最初發表是一個很大的消息因為這是一個鳥類的近親,不是一個鳥類他就最初發表一個研究人家說他應該是一個懂得畫牆的動物所以這個就是一個大消息

在那個消息之前我們不知道任何的鳥類的近親有飛的功能所以這個 2000 年就開始想這個東西我們繼續做研究包括我自己的隊在香港

就很成功做了研究發現其實它有一個 Flapping 的功能好像普通鳥類所以其實它是比較先進的飛的功能但是這個不是一個鳥類所以這個也是一個很大的變化因為我們最初就覺得這些近親就是可能在這裡裝模作樣都不會飛的但是其實它自己都有一個很好的飛的功能

有其他品种都有少少的特色, 像这个呢, 识得划墙, 但是它的翼, 你看到好像在这里, 有些奇怪的, 全部这些翼, 你见不见得都是, 多数都是用羽毛做出来的, 它有一个肉的部分, 好像我们吃鸡的鸡翼的部分, 但是大部分的翼是靠羽毛,

這個你看到好像有個蝙蝠的感覺因為其實它有一塊是好像蝙蝠一樣是它基本上你的手中間你看到那些有一點肉在那裡拉著兩邊手指它們就放大了這個範圍來做一個翅膀所以都有這些很奇怪的形狀給到我們

一個印象是當時其實他們在體驗不同方式關於飛的功能所以不是他們

第一刻是有一個飛的方式,全部都是跟的,他們有一點點的 experimentation 我們在不同的動物都可以看到這些情況所以這個可以給我們一個闊一些的資料關於動物做大型的變化是他們怎樣做

隨著更多恐龍化石出土以及科技日新月異相關研究越來越多逐漸改寫了人類對鳥類演化的認知文嘉琪的團隊在 2020 年發表一項研究更新了鳥類與近親的演化術發現飛行潛能曾在獸腳類獨立進化至少三次一次在鳥類 兩次在雌龍類

這個演化樹支持了「近鳥籠類受腳類恐龍是最早的鳥類」這個具有爭議性的說法

這麼多標本,這麼多不同的技術,這麼多資料我們要看回那個動物的關係在那個 Evolution Tree,在那個樹,在那個 Family Tree 所以這個是我們幾年前做的研究是用很多我們已經知道的東西放在那個 Family Tree 上看看它有沒有一些不同的 Pattern 可以讓我們知道一個大型一點的變化當我們做了就發現

除了鳥類懂得飛你看到那些綠色部分是近親牠們都懂得飛

但你見到其實關係的距離都是遠一點的所以你見到這裡是兩個很不同的位置是有綠色的,但其他是沒有的所以這個群組是那些速龍是一個很近鳥類的動物我們見到基本上是三次在鳥類和牠近親有肥的功能一次是在鳥類

起碼一次,以及起碼兩次在牠們的近親所以這個可以讓我們知道那個變化其實都很複雜的所以牠們的祖先已經有很多我們看到鳥類上的

瘦身, 它比较轻, 手比较长, 它有羽毛, 但是真的去到那个阶段懂得飞, 是你要刚刚还有所有需要的东西, 最重要是它的大小, 有些动物是很像鸟履, 但是因为它太重, 是不可以飞,

這也是我們最近在香港有份做的研究但你看到這裏其實這部分是綠色,可以飛的但這個黃色是差不多可以飛的,這是意思

所以其實我們 200 年覺得鳥類是全部鳥類包括最早的鳥類是懂得飛的但是我們的研究發現其實做這個研究出來最早的祖先應該是不懂得飛的種所以這個都是一個大的轉變讓我們知道這個故事其實是很複雜

時至今日人類對於鳥類演化史還有不少謎團文嘉琪和很多古生物學家研究人員正在為拆解謎團努力不斷發掘更多化石深入研究試圖重構這幅拼圖

下个星期我们会继续留在这个广座,脊椎动物从陆上到天上。文嘉琪会跟大家讲一下,地球上第一个实现动力飞行的脊椎动物,独霸了天空好几千年的翼龙。有兴趣的听众,我们下个星期日晚 8 点钟,在香港电台第一台的大学堂再见。