气管比身体还要长!古鸟化石揭示小体型大嗓门的秘密

科普中国-科普融合创作与传播 2019-04-22

  出品:科普中国

  制作:栗静舒 李志恒(中科院古脊椎动物与古人类研究所)

  监制:中国科学院计算机网络信息中心

  春眠不觉晓,处处闻啼鸟,只是,生活并非经常如此诗意美好。

  同样是鸟语花香的春日清晨,当沉醉于美梦的你被窗外突如其来的雄鸡激昂的打鸣唤醒,你会不会在悲愤中好奇,为什么小小的一只鸡,叫声中却似乎蕴含了巨大能量?

  2018年5月26日,中科院古脊椎所周忠和课题组与美国德克萨斯大学奥斯汀分校的茱莉亚·克拉克(Julia Clarke)团队,合作报道了一件骨骼及气管保存近乎完整的新雉类化石材料(下图),或许能够解答你我的疑问。

  

  来源:https://www.nature.com/articles/s41598-018-26178-x?from=timeline&isappinstalled=0 

  该标本发现于青藏高原毗邻区域——临夏盆地的和政地区,距今700-1100万年。该鸟类首次具有了特化卷曲加长的气管,据测量,它的气管长度甚至大于它的体长,盘绕部分的气管分布于胸腔外的皮下组织中。

  研究团队根据其具有“环绕气管”这一特征,将这种已灭绝的鸟命名为和政盘绕雉(Panraogallus hezhengensis)。鸟类的声音发自鸣管(支气管的部位),很可惜没有在这件盘绕雉的标本上保存;鸣管以上的气管属于声道,气管对于声音的重要性可见一斑,而可喜的是,气管在这件新标本上保存较为完整并且被很好地骨化。因此,该化石通过骨化气管的形态保存,为我们提供了鸟类动物的叫声(鸣唱或者鸣叫)能够洪亮高亢的最古老证据。

  盘绕雉有多“盘绕”?比一比就知道

  截至目前,已有文献记载了具有不同类型的延长型气管的60多种现代鸟类,如在现生鸡形目中,加长的气管出现在南美的凤冠雉、非洲的珠鸡以及松鸡科的雷鸟中。

  

  https://www.nature.com/articles/s41598-018-26178-x?from=timeline&isappinstalled=0 

  虽然以上鸟类的气管都很盘绕,但是在和政盘绕雉面前,都只能甘拜下风。请看下图:

  

  盘绕雉正型标本照片以及骨骼科学复原(来源:https://www.nature.com/articles/s41598-018-26178-x?from=timeline&isappinstalled=0 

  见到如此九曲回肠的气管,就不难看出和政盘绕雉得其名,真真是当之无愧,不管你服不服,反正我服了。而且,此次新发现的盘绕雉是雉鸡类化石具有该特征的最早记录,更是在雉类化石中的首次发现。

  小体型佯装大嗓门,有啥好处?

  据推测,盘绕雉的体重在2.5千克左右。于哺乳动物而言,体型大小通常会直接影响喉部的大小,进而影响哺乳动物发声的声音频率,而鸟类鸣管以上的气管属于声道,所以它演化出这种超级加长的气管,很可能是为了发出更加嘹亮且浑厚的声音,从而听起来像一种体型更大的鸟类。

  这种“欺骗性信号”有利于恐吓捕食者和竞争者以及更好的吸引配偶,与许多哺乳动物演化出较长的气管具有异曲同工之妙。而这种“体型夸大理论”在新化石中以及比较系统分析中得到了进一步的验证。

  外有研究显示,在雄性体型比雌性更大的陆地哺乳动物物种中,雄性会产生进一步夸大其体型的声音信号(如通过利用喉部的下降来扩展口咽腔的长度,以便降低声音频率)。而鸟类动物也如此。在现生鸟类中,这种较长的气管多数情况只存在于雄鸟中。

  那么,距今如此久远的盘绕雉,是不是也如此呢? 

  安能辨它是雌?雄?

  

  来源:https://www.nature.com/articles/s41598-018-26178-x?from=timeline&isappinstalled=0 

  据观察,这件标本保存有一个明显的雄性个体特征,即跗跖骨(小腿骨)具有与现生雄性雉类的距类似的隆起(上图橘色箭头)。因此可知,与现生鸟类一样,这种较长的气管也存在于雄雉中。

  此外,该项研究还为认识雉鸡类的生态多样性提供了更多的证据:在盘绕雉生存的和政区域,因青藏高原隆升,目前该地的抬升已经高达2000米以上,但这里曾是一片亚热带草原,盘绕雉和其他很多鸟类以及三趾马等动物生活于此。

  在盘绕雉生存的区域,曾经回荡着犀牛、三趾马、鸵鸟、红隼以及雉鸡浑厚的叫声……然而如今,它们已在这片土地上销声匿迹。

  致谢

  本研究得到中科院先导项目和自然科学基金面上项目的资助,以及和政古生物化石博物馆的大力支持,在此一并表示感谢。

责任编辑:王超

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