今鸟类凭什么逃过生物大灭绝?
►小行星撞击地球想象图（图片来源：wooster.edu）
撰文 | 廖俊棋（中科院古脊椎动物与古人类研究所）
责编 | 惠家明
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6600万年前，一颗直径10公里的小行星撞击地球，其威力连百万枚核弹都望尘莫及。如此飞来横祸引起地震、海啸、森林大火以及火山的高度活跃，扬起的尘土遮天蔽日。辉煌的恐龙王朝被这一连串剧变终结，仅剩下一支后裔幸存至今——鸟类。
鸟类起源于1.65~1.5亿年前的侏罗纪时期，是兽脚类恐龙的后代，至今仍有超过10000个现生种广布全球。人们也许会好奇，同样是经历了小行星撞击，凭什么恐龙灭绝消失，鸟类反而繁衍昌盛了呢？
实际上，这是一个误解。人们往往忽略了这样一个事实：白垩纪末期的大灭绝也造成了部分鸟类的绝种。其中，只有“今鸟类”（neornithes）这一类群熬过了生物大灭绝事件[1]。
那么，今鸟类为何能一枝独秀地幸存下来？学者们有各种推测，这其中包括了快速生长素率假说、高代谢率假说。还有研究认为，这要归因于今鸟类拥有更强大的肌肉骨骼系统，以及它们的喙部更适合吃种子[2-6]。而current biology杂志最新的封面文章则指出：地栖生活也许才是这些鸟类躲过灭绝的真正原因[7]。
消失的森林
在我们的印象中，多数鸟类的生活是和树木分离不开的。但是发表上述封面文章的巴斯大学等机构的研究团队则发现，在地球遭受行星撞击后，鸟类几乎“无树可居”。
小行星撞击地面的瞬间，光是冲击波就铲平了方圆1500公里的森林，高温更造成大火蔓延。雪上加霜的是，灰烬所带来的酸雨、粉尘所带来的日光遮蔽，最终引发了植物生态系统的崩盘[8-10]。而该研究团队进一步指出，此次森林灾难不仅是全球性的，更维持了将近一千年的时间。
他们之所以敢下如此结论，其证据来自孢粉化石。孢粉，指的是植物的孢子及花粉。不同种类植物的孢粉形态殊异，好比人的指纹一样。植物体大多非常脆弱，能形成化石的少之又少。但是孢粉有着坚实的外壁，易于形成化石，且数量众多。举例来说，欧亚槭（acer pseudoplatanus）的一朵花里就含有约9万粒花粉，林山毛榉（fagus silvestris）甚至超过了63万粒，数量极为惊人。所以，在植物死亡消失后，我们根据岩石中遗留下的孢粉化石，就能反推出当时的植被面貌。此外，它们的分布非常广泛。从热带雨林到寒带苔原，从高山、湖泊到海洋，孢粉化石如尘土般无处不在，这样的丰富程度让孢粉完全能适用于定量统计。
►不同种类植物孢粉在显微镜下的形态变化万千（图片来源：wikimedia）
因此，该团队远赴美国、新西兰等地，搜集了世界各地生物大灭绝时期岩层的孢粉数据。鉴定结果显示，在小行星撞击后很长一段时间里，各地岩层中保存的孢粉构成出奇地相似，其70%以上的孢粉化石都来源于两种蕨类植物。而裸子、被子植物则处于衰退状态，遗留下的孢粉很少，直到千年之后才开始复苏[7]。
这种由蕨类植物主导的植被组合有个专门的名字——灾害植物群（disaster flora）。今天，在火山爆发后的夏威夷也能看到蕨类植物灾后称霸一地的光景。我们知道，蕨类植物普遍低矮，而在裸子和被子植物中多见比较高大的树木种类。这意味着，在灾害植物群延续的一千年时光里，可能全球的鸟类几乎都找不到合适的树梢栖息。
地栖的鸟类祖先们
既然没有像样的树林，树栖的物种显然会处于劣势，而地栖的生物反而更有优势。
虽然现今的鸟类绝大部分是树栖，但演化系统分析的结果却告诉我们，今鸟类的祖先其实是个地栖的原始类群。人们熟知的鸵鸟，以及既能飞又适应树栖的䳍鸟都是这个原始类群关系最近的后裔。所以说，今鸟类祖先在灾难发生前就已经适应了地面生活。灾难发生后，它们不会因为树林的消失而无处繁衍、觅食，从而得以逃过此劫。而新的化石发现也进一步证明，灾后幸存下来的鸟类只有今鸟类，其后肢的比例、身体结构都是适应地栖生活的[7]。
►在亲缘关系上，深受人们喜爱的几维鸟也与今鸟类的原始祖先最近（图片来源：wikimedia）
相比之下，反鸟类（enantiornithes）本是恐龙时代最为常见的鸟类，但它们却在那场灭绝事件中惨遭淘汰。研究者认为，反鸟类的灭绝可能与树栖的习性密不可分。想要适应树栖的生活，后肢必须有许多形态学的特化。例如，树栖生活要配备善于抓握的长指爪[7]，这会对陆地行走或栖息造成不便。更遑论，长久以来的树栖习性有不少行为学的影响，比如要在树上筑巢、哺育后代等等。研究者指出，反鸟类大多都高度适应树栖生活，然而小行星撞击所带来森林生态系崩坏，导致反鸟类的栖息环境全面消失，最终断绝了这种鸟类存续的活路。
►反鸟类生活场景想象复原图（图片来源：wikimedia）
总的来说，孢粉学、现代鸟类演化谱系、鸟类化石等多方面研究结果都显示：灾难后幸存的现代鸟类祖先应该是小型的、能飞的，且最重要是能适应地栖生活的物种。这场浩劫中，今鸟类祖先的地栖习性救了它们一命。而现在窗外那些盘踞树梢，百啭千声的鸟类，则是在森林环境恢复之后，才学会跃上枝头的。
参考文献
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10.vellekoop, j., esmeray-senlet, s., miller, k.g., browning, j.v., sluijs, a., van de schootbrugge, b., damste, j.s.s., and brinkhuis, h. (2016). evidence for cretaceous-paleogene boundary bolide ‘‘impact winter’’ conditions from new jersey, usa. geology 44, 619–622.
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