古生物化石管理办法

  第一条 为保护古生物化石,加强古生物化石的管理,制定本办法。
  第二条 本办法所称古生物化石,是指地质时期形成并赋存于地层中的动物、植物等遗体化石或者遗迹化石。
  第三条 国土资源部主管全国古生物化石的管理和监督工作。
  县级以上地方人民政府地质矿产主管部门负责本行政区域内古生物化石的管理和监督工作……

 

  由于工作的关系,对朝阳又作了一番了解,切切实感到,真是一块宝地,真是一座宝库,说是“物华天宝”,真是名不虚传。但是当我们的“宝物”在全中国、在全世界被炒得沸沸扬扬的时候,我们似乎还未全知。
外人知之多,我知有几何1999年6 月6 日,新华社发布了一条与朝阳有关的电讯,6 月7日,这条电讯就被各大媒体传向国内外。据此我国南方一家大报以《辽西化石群冠全球,除门类齐全外还拥有多项世界之最》……

 
 

 鸟类


图121

图120
如图120 始祖鸟化石的模型.
始祖鸟是已知最早的鸟
类,这今为止仅发现7件骨骷化石和
1件羽毛化石,全部产自德国.


图121 孔子鸟完整的骨架和羽毛印痕.
孔于鸟是迄今为止发现的晕旱具有角质
嚎而没有牙齿的鸟

  

在自然界中,很少有其他动物能像鸟类一样给予我们人类美好的遐想。“两个黄鹂呜翠柳,一行白鹭上青天。”千古佳句,代代流传。鸟类作为人类赖以生存的生态环境中重要的一员,在研究生物系统分类与进化理论,以及防治鼠害与林害,保持生态平衡等方面,有着不可替代的作用。

   鸟类是现今最为繁盛的一支陆生脊椎动物,已知9000多种。关于鸟类从何而来的探讨古已有之。 1861年,在德国巴伐利亚省(Bavaria)的索伦霍芬(Solnhofen)发现的始祖鸟化石(图120),显示出鸟类与爬行类之间有着密切的关系。凭借两年前由达尔文的《物种起源》给人类拓展的思维空间,人们认识到鸟类是由爬行动物演化而来的。而始祖鸟化石的发现也给达尔文的进化论以强有力的支持。始祖鸟既有爬行类的槽生齿和长长的尾巴,也有现代鸟类的羽毛。这种似爬行动物又似鸟的结构,打破了物种不变,生命是由上帝创造的特创论神话。

  为了适应飞行,鸟类的骨骼比其他陆生动物要细弱,并且要轻得多。由于鸟类大部分时间在空中飞翔,因此与其他动物相比,鸟类保存为化石的机会较少。这就不难理解为什么在第一块始祖鸟标本发现后的140年中,人们只发现了始祖鸟的7件骨骼和1件羽毛标本。虽然在此期间欧美和亚洲也发现过一些中生代鸟类化石,但这些化石的年代都比始祖鸟要晚得多,种类也寥寥无几。人们期盼着新标本的出现,以揭示鸟类的起源之谜。

  20世纪90年代,中国的辽宁,河北,内蒙古。山东和宁夏等地,相继发现了大批中生代早期鸟类化石。这些发现震惊了世界,也使鸟类进化方面的研究发生了革命性的变化,为研究鸟类的起源和早期演化以及飞行起源等问题提供了极其重要的化石证据。有学者将中国古鸟类的发现称为20世纪脊椎动物化石研究最重要的事件。

  1990年9月的一天,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的周忠和等,在辽宁省朝阳波罗赤的野外考察中发现了三块鸟类化石,它们出自早白垩世九佛堂组的岩层中。这些化石填补了晚侏罗世的始祖鸟和晚白垩世鸟类之间的巨大空白,因而极大地鼓舞了人们对中生代古鸟类学的研究热情。经过辛勤工作,他们又在该地区发现了数十块鸟类化石,其中的一种鸟被定名为华夏鸟(Cathayornis),意为产于华夏大地的鸟。与此同时,在上述地点附近相同地层层位的梅勒营子, 也产出了一种与华夏鸟相近的鸟类——中国鸟(Sinornis)。中国鸟出土时间比华夏鸟要早,是当地农民无意中发现的,经过几年的周折才到了研究机构,并得以研究和报道。

  1993年,侯连海,周忠和,胡耀明等经多方努力,收集到一些零散的头骨和肢骨化石,并将其命名为孔子鸟(Confuciusornis),以纪念我国古代伟大的思想家和教育家孔子。这些化石产于辽宁西部的北票地区,地层为九佛堂组之下的义县组,在形态特征上比华夏鸟和中国鸟更接近始祖鸟。

  至此,关于热河生物群鸟类化石的研究全面展开,富产化石的辽西地区成为古鸟类学家心中的圣地。


孔子鸟

   孔子鸟是迄今为止发现的最早具有角质喙而没有牙齿的鸟类(图121-124)。角质喙这一现代鸟类的主要特征在孔子鸟身上出现,表明鸟类消化系统的一些构造至少在晚侏罗世至早白垩世就已经发生了重大变化。角质喙的出现使牙齿的切割功能被取代,估计孔于鸟牙齿的咀嚼功能,也已被体内肌胃的消化功能所替代孔子鸟的个体大小与始祖鸟接近,头骨具有大的眶后骨,与其下部的轭骨具有较宽的联系,这一特征验证了人们以前对始祖鸟也存在眶后骨的推测。眶后骨的后上部与其后的鳞骨紧密相连,共同组成了完整的双弓式颞区。孔子鸟这种典型的双颞孔构造可能意味着它的上颌骨不具有活动性,因而张口时口裂较小。这与现代鸟类的大口裂明显不同。

  孔子鸟具有比始祖鸟还原始的肩胛骨和乌喙骨,这主要表现在肩胛骨和乌喙骨的连接比始祖鸟还要稳固,这在某种程度上限制了前肢的活动性。

  孔子鸟在解剖学上另一个重要的鉴别特征是,它的肱骨近端非常大,并且在中央具有孔状构造,但该孔的功用目前并不清楚。迄今为止.在辽西地区已经出土了上千件孔子鸟化石,相当数量的化石保存距离非常近(图122),说明它们死于突发性灾难。与孔子鸟相比,热河生物群其他鸟类的数量较少。孔子鸟不仅保存了完整的骨骼,而且多数还保存有非常精美的羽毛印痕,这包括头, 颈部大量的绒羽和翼部.尾部的正羽。这些羽毛几乎完全可以和德国的始祖鸟以及现代鸟类的羽毛相媲美,它们既有中央羽轴.也有两侧的羽支结构,有的还保存了羽小支的构造。

 有些孔子鸟标本上保留了一对较长的中央尾羽(图124),推测是雄鸟的第二性征。这表明至少在孔子鸟生活的时代,鸟类在外观上已经发生了类似于某些现代鸟类的两性差异。

 
图123                图124

辽西鸟

  辽西鸟(图125, 126)是目前已知最小的中生代鸟类,大小与麻雀相当。辽西鸟其名来自热河生物群的主要分布地区——辽宁省西部,简称辽西,产出层位为义县组凝灰质页岩夹层。

  辽西鸟的头颅较大,头高且短,眼孔也相对较大,上,下颌均具有牙齿,其形状与中生代其他鸟类相似。辽西鸟既有原始特征,也有进步特征。原始特征主要表现在后肢的股骨较前肢的肱骨长,尾综骨长于颈椎。其进步特征主要表现为前肢一些骨块的愈合和缺失,主要包括掌骨近端已经愈合,指骨的数量也较始祖鸟和孔子鸟等少;肩带各骨块也较进步,如叉骨具有发育的下突,乌喙骨细长,这非常类似于同时代的反鸟类化石。辽西鸟前后肢原始性和进步性特征的共存,可能反映出鸟类向飞行方面进化的速度较快。从它的肩带和胸骨看,辽西鸟处于始祖鸟向反鸟演化的中间环节上。

  另外,辽西鸟头、眼较大,股骨较肱骨长和尾综骨较长等特征,也反映了它可能处于幼体向成体的过渡阶段。对辽西鸟的进一步研究正在进行。

 
图125                  图126

反鸟和今鸟

  1981年,英国学者沃克尔(C久Walker) 步飞行特征的鸟类的统称.它们不仅具有加长的研究了产自阿根廷的一批晚白垩世鸟化石.他发 胸骨,而且龙骨突高而发达.在其他与飞行有关
现这些鸟类形态特殊,尤其是肩胛骨和乌喙骨的 的结构上,都和现代鸟类差异甚小.我国发现的连接方式与现代鸟类正好相反,于是把这类鸟命 甘肃鸟。辽宁鸟、朝阳鸟,燕鸟和义县鸟就属于名为反鸟(Enantionfitbes).反鸟是中生代已知 这一类群.它们虽然都不是现代鸟类的直接祖 鸟类中种类和数量最丰富,分布最广的鸟类类 先,但代表了向现代鸟类方向进化的主流
群.我国发现的大多数中生代鸟类,包括中国 孔子鸟和始祖鸟都是比反鸟和今鸟更原始鸟。

  华夏鸟,波罗赤鸟。始反鸟、原羽鸟和长翼 的鸟类,它们在这两个鸟类类群出现之前就已经鸟等,都可归入这一类群。 存在.今鸟类是包括所有现存鸟类在内的具有进步飞行特征的鸟类的统称.它们不仅具有加长的胸骨,而且龙骨突高而发达.在其他与飞行有关的结构上,都和现代鸟类差异甚小.我国发现的甘肃鸟。辽宁鸟,朝阳鸟、燕鸟和义县鸟就属于 这一类群。它们虽然都不是现代鸟类的直接祖先,但代表了向现代鸟类方向进化的主流. 孔子鸟和始祖鸟都是比反鸟和今鸟更原始 的鸟类,它们在这两个鸟类类群出现之前就已经存在。
 
  
图127                  图128

原羽鸟

  原羽鸟(图127,128)意为“具有原始羽毛的鸟”,其大小与现生的灰椋鸟类似。原羽鸟的尾部保存了一种非常特殊的具有原始特征的羽毛类型。这种羽毛的特殊之处在于,羽毛的远端部与其他鸟类(包括始祖鸟)的飞羽和尾羽一样,既有中央的羽轴,也有羽轴两侧的分支——羽支等结构;而羽毛近端部的羽轴两侧相当于一般羽毛的羽片部分,并没有羽支等结构的分化,这种片状结构类似于爬行动物的鳞片。

  过去我们对鸟类羽毛的起源知之甚少,在该问题上的一个基本共识是“鸟类羽毛与爬行动物的鳞片同源”或“羽毛起源于爬行动物的鳞片”。原羽鸟的这种既似爬行动物鳞片,又似典型鸟类羽毛的皮肤衍生物,则直接把爬行动物的鳞片与鸟类的羽毛联系了起来。基于这种特殊类型的羽毛推测,鸟类羽毛的早期演化可能主要经历了4个阶段:鳞片延长;鳞片中部增厚,出现羽轴;分化出羽支;最后长出羽小支和羽小钩等构造,形成我们常见的羽毛。

  原羽鸟是迄今为止发现的最原始的反鸟,主要表现为手部骨骼及小翼指较长,系统分析表明它处于始祖鸟.孔子鸟向其他较进步的反鸟类演化的中间环节。原羽鸟也是迄今为止发现的最早具有前乌喙突的鸟类,这也首次为鸟类所特有的三骨孔结构提供了化石证据,说明原羽鸟已经具有了强大的主动飞行能力的结构基础。原羽鸟另一个重要特征是保存了小翼羽这一飞行结构,它的存在说明原羽鸟已具有完成高难度飞行动作的结构基础,比始祖鸟,孔子鸟等明显进步。
 
 
图129                  图130

始反鸟

  始反鸟(图129)意为“初始的反鸟”,因为在发表命名文章时,它是已知最原始的反鸟。始反鸟吻部较短,所以显得头部较高,这是该鸟区别于其他鸟类的一个显著特征。它的牙齿为典型的槽生齿,不同于已知的恐龙。始反鸟体形中等,小于始祖鸟和孔子鸟,但大于其他早白垩世反鸟,表明身体缩小的趋势在反鸟进化中起着重要的作用。

华夏鸟

  华夏鸟(图130)属于小型鸟类,是我国第一枚由科学工作者亲手采集的具较完整骨架的鸟类化石。也正是由于该鸟及其后的孔子鸟的发现,使我国的古鸟类研究面貌发生了根本性变化。这个标本的发现揭开了我国热河生物群研究高潮的序幕。尽管华夏鸟产于九佛堂组,在时代上晚于德国的始祖鸟,但华夏鸟具有与始祖鸟类似的头骨构造,这包括上颌骨短,仅为头颅的
三分之一,所以华夏鸟的鼻部显得较短。华夏鸟的上。下颌具有细小且略前倾的牙齿,齿在齿槽内,齿缘没有锯齿,齿冠扩展的基部与其他具牙齿鸟类相似。这一方面说明该鸟为一成年个体,另一方面也显示出与小型兽脚类恐龙的不同。华夏鸟的脑颅比始祖鸟的大,这可能反映了肩带重要性的增强引发了大脑体积的增大。华夏鸟具有典型的反鸟类掌骨,即它的小掌骨远端对大掌骨呈包绕状,而其远端所附着的指骨退化为一枚。华夏鸟的方骨长且细弱,这是其缺少眶后骨的证据。


波罗赤鸟

  命名出自其产地——辽宁省朝阳县波罗赤乡,产出地层为早白垩世的九佛堂组。波罗赤鸟(图131,132)属于小型鸟类,大小似麻雀。该鸟头部的一个显著特征是前上颌骨前部主体背缘向上凸 出,最前端向前向下弯曲,形成明显的钩状。这个明显的钩状物类似于现生猛禽和一些雀形目鸟类。由于在上颌骨和前上颌骨并没有发现牙齿,所以推测其前上颌的钩状物替代了牙齿的功能。下颌骨具有锥状牙齿,齿冠基部明显收缩。估计这种鸟类与现生的肉食性猛禽和雀形目鸟类具有相似的生活方式。

  波罗赤鸟的腰带结构具有明显的向现生鸟类进化的特征。另外,根据它的股骨形态推测,波罗赤鸟具有较强的后肢支持能力。它的跗踺骨完全愈合,这不仅具有潜在较强的支持能力,也是起飞 弹跳的结构基础。

  波罗赤鸟的趾爪强烈钩曲,末端尖锐,其长度也超过其他趾节。在现生鸟类中,趾爪的形态与鸟类的生活习性具有一定的相关性,所以推测波罗赤鸟可能具有攀援树干和栖居树枝的能力。

 
图131                  图132

长翼鸟

   长翼鸟(图133)是另一类重要的反鸟,意为·妞膀较长的鸟’,因为该鸟的一个最显著特征就是前肢明显长于后肢.由于该鸟具有较多独有的特征,所以建立了新目。新科、新属和新种.

  长翼鸟具有9枚颈椎,中间的几枚颈椎已经演化为类似于现代鸟类的异凹型椎体。异凹型椎体的出现表明长翼鸟的头颈部具有较大的灵活性.这与捕食能力的提高相关.长翼鸟具有反鸟典型的 ·Y·字形叉骨,但其上端已经由较原始的左右扁平向较进步的前后扁平发展.这种结构提高了叉骨的弹性,使其更好地行使·减震器·的功能.

  长翼鸟的肋骨至少有4对钩突,而以往只在今鸟亚纲的朝阳鸟中发现过钩突.钩突在反鸟类中的发现至少说明钩突不是今鸟类的特有结构.在现生动物中.肋骨具钩突是鸟类特有的特征之一。钩突一方面可以增加胸廓的稳固性,另一方面也可以作为一些肌肉的附着点.长翼乌的肋骨钩突在反鸟中是首次发现,所以推测长翼鸟在增强胸廓的稳定性和呼吸功能等方面,可能比其他的反鸟类更加完善.

  长翼鸟的前肢显著长干后肢,强大的前肢是该鸟具有较强的飞行能力的骨骼基础。发达的前肢。较大的胸骨及较发育的龙骨突.相对完善的叉骨构造。相对稳固的胸廓。缩短的躯干等特点.使长翼鸟比其他原始反鸟类具有更强的飞行能力。长翼鸟的后肢,特别是相对较短的胫跗骨,与现代走禽相对较长的胫跗骨有很大的不同.长翼鸟的第一趾较长,各趾爪也较发
达,说明它具有较强的牺握能力。

  根据较强的飞行和栖握能力以及相对较短的后肢推测,长翼鸟可能具有与现生的翠鸟非常类似的生活方式。它可以长时间栖握在树枝上,发现水中的猎物后,靠重力、后肢的弹跳力和翼的推动力快速向下俯冲,用嘴捕捉猎物,然后双翼快速有力地击打水面,起飞并返回栖枝。长翼鸟较长的吻部一方面可以捕捉较大的猎物,另一方面较大的上、下颌跨度也提高了捕食的命中率。

  在迄今发现的反鸟中,长翼鸟代表了一种独特的生态适应类型。较短的后肢反映了其地面活动的减少及其相关运动机能的减弱,吻部的加长可能反映了水中捕食的特点.长翼鸟的发现还表明,至少在早白垩世,鸟类已经发生了较大的生态分化.推测反鸟类要么在早白垩世之前就已出现,要么是在早白垩世产生之后迅速分化.在较短的时期内形成了各种差异很大的适应类型。

图133
辽宁鸟

   辽宁鸟(图134)产于辽宁省北票市四合屯,它也是迄今从义
县组地层中发现的唯一的今鸟类化石.与燕鸟和义县鸟相比,它不
仅个体小,而且胸骨后端较直,无侧突.尽管辽宁鸟保存不完整.
只保存了肩带。胸骨、后肢和前肢的一部分,但它是迄今为止所发
现的鸟类中最早具有发达的龙骨突的鸟类,而且也是个体较小的一
种.

辽宁鸟的跗踱骨不仅近端愈合而且远端也开始愈合,与燕鸟和
义县鸟相似,但后两者的愈合程度更高.这和始祖鸟、孔子鸟及反
鸟类的成员都不同。

  类似干其他中生代今鸟类和现生鸟类,辽宁鸟的胸骨具有发达的龙骨突,表明辽宁乌具有发达的胸部肌肉,具有了飞行的主要动力基础。辽宁鸟的股骨头发育,说明髋关节各组成部分已经具有了非常牢固的连接。该关节是后肢的最初关节,在鸟类起飞过程中承 受非常大的反作用力,表明辽宁鸟已经具有较强的弹跳能力,可能已经具有了主动起飞的能力。但由于辽宁鸟的胸骨还没有侧突,胸骨板也比较厚,跗踺骨的愈合也不完全,桡骨也相对比较粗壮,这些原始特征表明它与较进步的其他今鸟类,包括燕鸟。义县鸟、朝阳鸟和松岭鸟等.还有明显区别 作为比较进步的鸟类,辽宁鸟与孔子鸟这一比较原始的鸟类在同一地层的出现表明,在它们生活的早白垩世,鸟类就已发生了相当大的分异.考虑到这一时代与德国始祖鸟的生活时代相近说明至少在晚侏罗世到早白垩世时,鸟类就已经发生了纷繁复杂的形态变异。


图134
燕鸟

  意为产于燕国古都朝阳的鸟,它和义县鸟共同代表了今鸟亚纲在早白垩世已知最完整的化石记录.燕鸟(图135)的头骨显著加长,牙齿粗壮,密集排列,约有20枚.与义县鸟和朝阳鸟相比,燕鸟个体较大.头骨显著伸长,颈椎也显著变细。变长,并为异凹型椎体,反映头颈部灵活性的增强以及取食能力的提高。该鸟作为今鸟亚纲的成员,还具有相对较长的前肢和与之相对应的较强的飞行能力,在飞行结构上和现生鸟类已没有明显的区别。尽管如此,该鸟仍然保留着一些原始特征,如上、下颌骨具有牙齿,较发育的指爪,以及耻骨的远端联合等,这表明现生鸟类慑近的共同祖先可能出现于更早的时期。

  在形态特征上,燕鸟和义县鸟较同属今鸟亚纲的辽宁鸟进步,而与另外两种今鸟类朝阳鸟和松岭鸟比较接近.与早白垩世的其他鸟类如孔子鸟、辽西鸟和始反鸟等相比,燕鸟和义县鸟具有显著进步的特征,具备和现代鸟类相似的较强的飞行能力。

  燕鸟和义县鸟相比,最显著的区别是前者具有加长的吻部.这一特点在早白垩世的己知鸟类化石中,只与长翼鸟比较接近,其他鸟类都具有较短的吻部。加长的吻部。发达的牙齿以及相对发达的前肢,可能是为了适应捕措鱼类等水中食物.燕鸟的趾骨较长,而且近端趾节也相对较长,趾爪较短,这些特征表明它可能类似于一些现生的鸱形目鸟类.它们多数时间在土质松软的水边活动,采食一些软体动物。鱼类和节肢动物等,只有少数时间在树上生活。

  从个体大小看鸟类的进化趋势

  个体大小酌变化在鸟类的起潭和早期 自义县组的辽宁鸟量为原始,个体也小;演化中都具有重要的意义.从处于基干位 而九佛堂组的义县鸟和朝阳鸟及松岭鸟个置的驰龙类祖先向鸟类过渡的过程中,由 体相仿,燕鸟和甘肃鸟略大.除辽宁鸟外,于爬树的需要,存在个体逐步变小的现象. 它们都明显大于同期的反鸟类成员.这说这一过程一直延续到鸟类量初的演化阶段. 明在旱自里世鸟类早期演化过程中,随着已知最厚始的鸟类——始祖鸟和孔子鸟, 飞行能力的不断完善,一些进步鸟类又开都还具有较大的个体,而早白垩世的反鸟 始向个体变大的方向发展.而特征相对原类个体则已明星减小,推测是为了更好地 始的反鸟亚纲的成员,只有到了晚白呈世适应飞行酌需要. 才出现了较大个体的类型.这从一个侧面在早白垩世的今鸟亚纲化石中,以产 反映了早期鸟类不同支系演化的不均衡性。
 
图136                   图137
 
义县鸟

  义县鸟(图136,'37)意为产于辽宁义县的鸟.与燕鸟相比,义县鸟的头部较短,牙齿较小,估计牙齿数量也少。与其他鸟类相比,义县鸟的体态显得非常轻盈,并且各关节发育较明显,应具有较强的肌肉附着能力,所以推测它的飞行能力也较强。义县鸟尾椎骨及愈合的尾综骨均较短小,显示出它与后裔现生鸟类的相似性,以及飞行能力的提高。另外,义县鸟的胸部还发育有钩突结构,形成较为稳定的胸廓,供发达的飞行肌肉和呼吸肌肉附着,因此义县乌飞行的结构基础——呼吸系统和肌肉系统,都发育得比较完善。

  义县鸟发达的肩带骨骼为前肢作为主要的运动器官提供了可靠的保证.义县鸟的前肢形态也表明它具有较强的飞行能力,有向更进步的鸟类发展的趋势。

图138
 
 
 
 
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