遠(yuǎn)古的鳥類如何更換羽毛？

　　那么，鳥類身上這種非常有趣的換羽行為是怎么演化過來的呢？最早的鳥類是怎么更換它們的羽毛呢？它們是鳥類獨(dú)有的嗎？

　　近期，中國科學(xué)院古脊椎所徐星研究員團(tuán)隊(duì)和以色列海法大學(xué)生物學(xué)家一起合作，在著名學(xué)術(shù)期刊《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）上發(fā)表了一篇研究論文。這個研究工作采用祖先狀態(tài)特征分析的研究方法，基于一個由302個現(xiàn)生鳥類換羽行為信息構(gòu)成的數(shù)據(jù)集，對鳥類換羽的演化歷程，進(jìn)行了宏觀演化分析。

　　祖先狀態(tài)特征分析方法是近些年來新興的一種宏觀演化分析方法。形象地來說，如果說經(jīng)典的系統(tǒng)發(fā)育學(xué)研究好比給一個大家族排家譜，那祖先狀態(tài)特征分析的方法，就像在家譜架構(gòu)下，恢復(fù)家族每一代人的遷徙和生平。這種方法的發(fā)展，得益于日益精進(jìn)的系統(tǒng)發(fā)育學(xué)研究和日益準(zhǔn)確的古生物化石年代學(xué)架構(gòu)。有了這些信息，就可以推算關(guān)注特征在演化過程中變化的情況，估算一類生物最早代表這些特征可能存在的狀態(tài)，甚至計算特征變化速率，變化模式等等。

　　而鳥類的換羽行為，恰恰就非常適合進(jìn)行祖先狀態(tài)特征分析。祖先狀態(tài)特征分析的一個重點(diǎn)，就是要得到某種生物的某種特征，在它們最早祖先的身上，大概率是什么樣子的。比如說，最早的恐龍是兩足行走還是四足行走？最早的鳥類是吃種子還是吃肉？最早的顯花植物是水生還是陸生？這都是祖先狀態(tài)特征分析希望探索的問題。

　　對于鳥類換羽行為的祖先狀態(tài)特征分析，首要解決的問題，就是去推算“最早的鳥類是順序換羽還是非順序換羽”這個問題。

　　此次研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是對現(xiàn)生鳥類（新鳥類）還是包括已經(jīng)滅絕的反鳥類等類群的全部鳥類來說，它們祖先都是以順序性換羽模式進(jìn)行換羽的。也就是說，至少在距今七千萬年前，伴隨著最早的鳥類，換羽行為就已經(jīng)出現(xiàn)了。當(dāng)今鳥類中幾個獨(dú)立的非順序性換羽的演化支，可能是后來獨(dú)立演化出來的。

　　同時，基于這個最大的換羽行為數(shù)據(jù)集，我們可以發(fā)現(xiàn)，確實(shí)如前人基于對現(xiàn)生鳥類觀察而得到的理論所說的，順序性換羽模式是所有鳥類在換羽季節(jié)能正常飛行的保障；而非順序性換羽模式的鳥類，要么是本身已經(jīng)不會飛行，例如企鵝和鴕鳥，要么是在換羽季部分或者全部喪失飛行能力。

　　鳥類換羽行為的演化歷程。紫色：順序型換羽；黃色：非順序型換羽；綠色：穩(wěn)定的飛行能力；粉色：換羽期間失去飛行能力；品紅：完全失去飛行能力 圖片來源：參考文獻(xiàn)（1）

　　另一方面，這項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)，鳥類的換羽模式也與鳥類的棲息地選擇有關(guān)。順序換羽模式的鳥類可以保持全年穩(wěn)定的飛行能力，因此不需要在換羽期尋找特別的棲息地進(jìn)行自我保護(hù)。而非順序換羽模式的鳥類，在每年重要的換羽時期，由于飛行能力喪失，往往需要生活在特殊的棲息地。這些特殊的棲息地可以一定程度上緩解一些鳥類因?yàn)閾Q羽而面臨的危險情況，比如更難獲取食物，以及更容易被捕獵者捕食等。

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