其他

史前海鳥巨無霸

翼龍滅絕後,偽齒鳥取而代之,稱霸海洋上空5000多萬年。完整化石的出土,打破了科學家對飛鳥體型上限的認知,究竟這謎樣的巨鳥如何翱翔天際?

撰文/賽普卡(Daniel T. Ksepka)、哈比(Michael Habib)
翻譯/王心瑩

其他

史前海鳥巨無霸

翼龍滅絕後,偽齒鳥取而代之,稱霸海洋上空5000多萬年。完整化石的出土,打破了科學家對飛鳥體型上限的認知,究竟這謎樣的巨鳥如何翱翔天際?

撰文/賽普卡(Daniel T. Ksepka)、哈比(Michael Habib)
翻譯/王心瑩


重點提要
■古生物學家很久以前就知道,「偽齒鳥」這種奇特的鳥類曾經主宰天空。
■偽齒鳥類群中有一些種類演化出巨大的體型,遠大於現今最大的飛鳥。
■科學家最近發表了這個類群的一個新種,牠是迄今所知曾經佔據天空的最巨大鳥類,這項發現有助於釐清這些驚人的動物如何飛行,以及牠們為何演化出極端的身體比例。


風景如畫的美國南卡羅來納州查理斯敦港,聚居著各式各樣的海鳥,包括在河口覓食的鵜鶘和鸕鶿、在外海島嶼築巢繁殖的海鷗和鷺鷥,以及在冬季南遷至溫暖氣候帶而飛經此處的鳴禽。然而約在2500萬年前,巨大的飛禽主宰了卡羅來納的天空,那些巨鳥不是中世紀民間傳說所描繪的誇張怪物,而是貨真價實的演化產物,天生外觀駭人非凡:這些巨型飛鳥的翅膀比一些輕型飛機的機翼還要長,嘴喙甚至長出宛如魚叉般的致命尖牙。


這種駭人巨鳥曾經存在的證據,來自查理斯敦國際機場所發掘的化石,可說是再恰當不過了。1983年,當時任職於查理斯敦博物館的古生物學家桑德斯(Al Sanders)率領研究小組挖掘出這些骨頭,並認定它們隸屬於一種大型鳥類。但那時研究人員手上仍有許多待研究的化石,於是那些鳥類骨頭只能放進儲藏庫。30年過去了,賽普卡(本文作者之一)終於完成分析工作,充份顯示這種險遭世人遺忘的動物有多麼值得注意:當初桑德斯等人挖掘出的其實是一種有記錄以來最大型的飛鳥,這種前所未見的物種歸屬於一個神秘的動物類群,稱為偽齒鳥類群(pelagornithid)。賽普卡把這種生物命名為「桑氏偽齒鳥」(Pelagornis sandersi),向牠的發現者致敬。


150多年來,古生物學家已認定偽齒鳥曾經翱翔天際,但只有少數零散的標本可供研究,因此對於這些巨鳥如何飛行、生活是什麼樣子、為何演化成如此極端的身體比例,其實了解得很少。哈比(本文作者之一)最近針對這個類群之中體型最大的桑氏偽齒鳥進行分析,同時研究其他大型鳥類,終於填補了許多知識上的空缺,有助於拼湊並描繪出這些令人驚歎的巨鳥至今最完整的圖像。最近的證據指出,偽齒鳥是在小行星撞擊事件之後崛起並成為優勢種,那次撞擊事件造成牠們的近親(同樣會飛翔的翼龍)和其他恐龍為之滅絕,於是偽齒鳥發展成驚人的體型,得以在開闊的海洋上空覓食。無論是什麼樣的驅力促成牠們的巨大化,總之牠們最後演化出的體型大小,超越了一些研究人員所認為飛鳥應該要有的體型上限。


謎樣的骨頭


偽齒鳥的研究有一段漫長而豐富的歷史。1857年,法國古生物學家拉特(Edouard Lartet)描述了隸屬於這種鳥類的一根超巨大翅骨,他相信可能是某種古代信天翁的骨頭,並命名為「中新世偽齒鳥」(Pelagornis miocaenus),字面意思就是「中新世的海鳥」。這種簡單明瞭的名稱可能不大吸引人,但化石本身散發神秘魅力,很教人興奮。那根翅骨是一根肱骨,近乎0.6公尺長,顯示這種鳥類是現今一些信天翁的兩倍大,在拉特的時代根本令人難以置信。


1873年,有條線索指出這巨大鳥類並非巨型信天翁。當時英國解剖學家歐文爵士(Richard Owen)描述了另一種巨大鳥類的頭骨,他認定那應為新物種「齒翼鳥」(Odontopteryx toliapica)。他的研究強調了這塊頭骨的獨特性,確認它不可能隸屬於任何一種現代鳥類,而是代表一種過去未曾鑑定出來的已滅絕巨大鳥類。


到了下個世紀又有更多發現浮出檯面,但有時很快就消失無蹤。1910年,研究人員發現了截至當時最完整的偽齒鳥頭骨之一,歸屬於一個新物種「長吻擬齒鳥」(Pseudodontornis longirostris)。德國柯尼斯堡大學向一名巴西水手購得頭骨,但在二次大戰期間,同盟國的轟炸行動摧毀柯尼斯堡,戰爭末期蘇聯併吞當地,更名為加里寧格勒。如今化石下落不明,沒有人確定它是否在戰爭期間遭到摧毀、偷竊,抑或移至其他地點。


隨後的數十年間,許多化石獵人發現了更多偽齒鳥類群的物種,包括在美國加州發現的歐氏偽齒鳥(Pelagornis orri),以及在智利發現的智利偽齒鳥(Pelagornis chilensis)。早期的發現多半都是這些新物種的零散骨骸,科學家據此東拼西湊,慢慢對這些動物的骨骼構造和活動類型有了更詳細的了解。


由之產生的圖像挑戰著我們的想像力。偽齒鳥的各種不尋常特徵可以列成一長串清單,其中最受矚目的是牠們有密集排列的牙齒狀構造,分別排列在上頜和下頜。早在6500萬年前,鳥類即失去產生牙齒的能力,但偽齒鳥類群竟演化出替代方案。真實的牙齒是由琺瑯質和象牙質這種鈣化組織所構成,並坐落在齒槽裡,而偽齒鳥所謂的「偽齒」則是由骨頭直接形成的中空突出物。在研究最多的偽齒鳥物種身上,科學家觀察到這些偽齒排列得很整齊,通常以好幾組不同尺寸的類別反覆排列在上下頜。偽齒鳥還活著時,這種「骨齒」的表面可能覆蓋了薄薄一層與現代鳥喙的角質鞘相同的物質。牠們張嘴時,呈現一副兇惡的齜牙咧嘴貌,尖牙上下參差,有利於銜起和咬緊獵物。


偽齒鳥其他的奇怪特徵更進一步顯示其獵捕技藝。這些鳥的頭骨具有獨特的彈性,正中央有個堅固的樞紐構造,讓顱骨和上喙相接之處可以彎曲;不只如此,下頜左右兩側的正中央也有一個關節。此外,上下頜在「臉頰」相接的部位不是堅硬的骨頭,而是富有彈性的韌帶。綜合這些特徵,就能讓上下頜形成顯著的彎曲,偽齒鳥或許就是藉此銜咬大型獵物。


偽齒鳥頭部以下的骨頭也與其他鳥類很不一樣。牠們的翅骨非常扁平,導致有些古生物學家在過去重建骨骼時,曾經把其中一根肱骨上下顛倒錯放。雖然所有飛鳥都有中空的骨頭,以提高飛行效率,但偽齒鳥的骨骼結構更是發展到極致。牠們翅膀所有部位的骨頭側壁都顯得異常細薄,意味著牠們只以最輕的重量來維持所需的骨頭硬度,這對巨型飛行動物來說非常重要。


偽齒鳥的腳骨可以說是最正常的部位,至少以形狀來說是如此,然而腳骨相較於翅骨簡直小得可笑。儘管如此,後肢骨頭具有強化的側壁和堅固的形狀,因而有相當的強度。偽齒鳥可能也和很多現生的海鳥一樣,不適合在陸地上長距離行走,不過根據推測,牠們也只需要具備短距離衝刺的能力,好讓牠們起飛升空就行了。