作者:崔雪芹 来源:中国科学报 发布时间:2021/7/8 18:37:28
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阿尔瓦雷斯龙快速小型化和适应性辐射研究获进展

 

“漫”话恐龙演化史——阿尔瓦雷斯龙类的小型化故事(烨子绘)

四种代表性的阿尔瓦雷斯龙类(韩志信绘)

近日,基于骨组织学数据,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员徐星团队与英国、美国和南非的科学家在《当代生物学》杂志合作发表了关于阿尔瓦雷斯龙类迄今最详尽的体型演化研究工作,并据此讨论了此过程的速率和模式,以及可能导致此类恐龙小型化的具体原因。

此次研究工作基于徐星课题组收集的骨组织学资料,以及其他与化石标本个体发育相关的形态学数据,对所有已发表的阿尔瓦雷斯龙类恐龙的正型标本进行了个体发育阶段的评估。

个体发育阶段确定之后,结合兽脚类恐龙体重估算公式,在去除幼年标本的影响情况下,得到了一个阿尔瓦雷斯龙类“成年体重数据集”。这样,可以避免标本个体发育差异对体重估计结果的影响,为进一步准确的进行阿尔瓦雷斯龙类体型演化研究铺平了道路。

在获得阿尔瓦雷斯龙类“成年体重数据集”之后,该研究采用宏观演化领域最新的几种祖先状态恢复方法,恢复了阿尔瓦雷斯龙类演化树上祖先节点的体重状态,并估算了所有阿尔瓦雷斯龙类共同祖先体重约为23千克。

研究发现,阿尔瓦雷斯龙类的小型化过程是单源的,其始末时间和速率也得到了科学估计。研究发现这个小型化过程主要发生在距今1.1亿年到8500万年之间,速率非常之高,在仅2500万年的时间内,平均体重下降了超过两个数量级。

同时,该研究也注意到伴随着阿尔瓦雷斯龙类体型小型化,晚白垩世的成员多样性反而显著增加,超过之前的三倍。因此,本研究引入演化模型检测的方法,通过比较不同的演化模型拟合参数来选择最合适用来描述这个演化过程的模型。研究显示这个小型化过程最容易被奥恩斯坦-乌伦贝克(Ornstein-Uhlenbeck)模型所解释。

这个模型拟合结果指示了在阿尔瓦雷斯龙类在演化过程中,存在两个大小不同的“最适体型范围”,在阿尔瓦雷斯龙类演化的早期,最适体型范围是5-50千克,而后期最适体型范围缩减到了0.5-5千克。

此次研究得到了阿尔瓦雷斯龙类体型小型化过程的准确时间范围,也让探寻上述问题的答案称有了可能。阿尔瓦雷斯龙类体型小型化发生的距今1.1亿年到8500万年之间这段时间,恰逢彻底改变陆地生态系统的重大环境事件——白垩纪陆地革命的发生。伴随显花植物的繁盛,真社会性昆虫(如白蚁,蚂蚁和蜜蜂)开始大规模辐射,这势必创造了许多全新的生态位。

研究发现,阿尔瓦雷斯龙的体型小型化过程是一个从较大的体型范围快速地“跃迁”到另一个更小的体型范围的过程,而不是缓慢逐渐变化的。这个原因是什么呢?

晚期的小型阿尔瓦雷斯龙类具有很多类似现生专性食蚁动物的形态学特征,如直且粗大的前肢指爪,虽短却非常强壮的前肢骨骼,门齿空缺的吻部(为伸出细长舌头沾食蚁类提供空间)等。另外根据对现生动物研究,由于能量传递效率的限制,专一的虫食性会把动物的体型限制在一个非常小的范围之内,这也从另一个角度与本研究发现的阿尔瓦雷斯龙类恐龙的“跃迁”式小型化相吻合。

当然,要具体证明阿尔瓦雷斯龙类食蚁假说,尚需要更多来自功能学和生态学的证据。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.06.013

 
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