%title插图%num阿尔瓦雷斯龙类骨组织学,体重宏观演化和多样性变化趋势。 秦子川 供图
中新网北京7月8日电 (记者 孙自法)恐龙并非都是庞然大物,还有部分小型化恐龙,兽脚类恐龙中的阿尔瓦雷斯龙类恐龙就是经历体型小型化的一种,因其化石数量非常稀少、标本保存普遍较差,它如何、为何小型化?此前一直缺少详细研究,也颇受学界关注。

  构建阿尔瓦雷斯龙类骨组织学资料库

记者8日从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)获悉,该所徐星研究员领导的国际科研团队,自2010年起研究报道一系列重要的阿尔瓦雷斯龙类化石材料,并收集关于这类恐龙的骨组织学资料和相关测量数据,已构建起目前世界最大的阿尔瓦雷斯龙类骨组织学资料库。

基于这些骨组织学数据,中国、英国、美国和南非的科学家通过合作研究,近日在国际知名学术期刊《当代生物学》共同发表了关于阿尔瓦雷斯龙类恐龙迄今最为详细的体型演化研究工作,分析其体型小型化过程的速率和模式,以及可能导致此类恐龙小型化的具体原因。

通过骨组织学资料及其他与化石标本个体发育相关的形态学数据,合作团队对所有已发表的阿尔瓦雷斯龙类恐龙正型标本进行个体发育阶段评估,得到一个阿尔瓦雷斯龙类“成年体重数据集”,并依此避免标本个体发育差异对体重估计结果的影响,确保了体型演化恢复工作的准确性。

%title插图%num2500万年内平均体重下降逾两个数量级

论文第一作者、英国布里斯托大学麦克本顿教授和中科院古脊椎所徐星研究员联合指导的博士生秦子川介绍说,在获得阿尔瓦雷斯龙类“成年体重数据集”之后,研究团队采用最新的宏演化研究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,并估算出所有阿尔瓦雷斯龙类共同祖先体重约为23千克。

这次研究发现,阿尔瓦雷斯龙类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,在这2500万年内,平均体重下降超过两个数量级。同时,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3倍。

进一步研究表明,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”:其演化早期,最适体型范围是5-50千克,而后期最适体型范围缩减到0.5-5千克。这意味着阿尔瓦雷斯龙类恐龙的体型小型化过程,是从较大体型范围快速“跃迁”到更小体型范围的过程,并非缓慢逐渐变化的过程。

%title插图%num晚期小型阿尔瓦雷斯龙类或是专一食蚁动物

阿尔瓦雷斯龙类为何出现向更小体型快速“跃迁”?秦子川称,此次研究得到阿尔瓦雷斯龙类体型小型化过程的准确时间范围,也让探寻这一问题的答案有了可能。

他说,在距今1.1亿年到8500万年之间的这段时间,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,白蚁、蚂蚁和蜜蜂等真社会性昆虫开始大规模辐射,这势必创造出许多全新的生态位。在此背景下,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。

另据对现生动物研究,由于能量传递效率的限制,专一虫食性会把动物体型限制在一个非常小的范围之内,这也与阿尔瓦雷斯龙类恐龙的“跃迁”式小型化相吻合。

因此,阿尔瓦雷斯龙类的小型化过程可能是一个伴随生态位从肉/杂食性转换到虫食性的快速过程,时间上也与真社会性昆虫的适应性辐射相互吻合,进一步支持了晚期的小型阿尔瓦雷斯龙类可能是专一食蚁动物的假说。

秦子川也坦言,要具体证明阿尔瓦雷斯龙类恐龙食蚁假说,后续研究还需要寻找更多来自功能学和生态学的证据。

据了解,阿尔瓦雷斯龙类化石在亚洲、欧洲和南北美洲都有分布,化石记录从距今1.6亿年左右的晚侏罗世,一直延续到距今6600万年前的白垩纪末期。之后,阿尔瓦雷斯龙类与大部分非鸟恐龙一起灭绝。(完)