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鸟类爱换“衣服”的特性 从它们的祖先开始就这样

  与生活在陆地、海洋的动物相比,飞翔在天空中的鸟儿,有什么与众不同的特点呢?第一个答案或许就是羽毛。对于鸟类来说,轻盈而精巧的羽毛是非常重要的一种结构。除了帮助鸟类飞上天空,羽毛还具有更多复杂的功能:一方面,细密的羽毛可以在体表形成隔热层保持体温;另一方面,鸟类羽毛具有丰富多彩的特点,这也使其成为鸟类在繁殖行为、种内和种间视觉交流中的一种重要的信息传递媒介。

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  对于鸟类而言,羽毛的磨损时时刻刻都在发生。因此,它们需要独特的策略去更换这些磨损的老旧羽毛。

  鸟类换羽的两种模式

  系列研究发现,鸟类换羽行为可以大致分为两种模式,即顺序换羽模式和非顺序换羽模式。

  顺序换羽模式,指羽毛,尤其是飞羽,按照一定的顺序,在两翼对称而缓慢地替换。采用顺序换羽模式的鸟类,它们的羽毛是有序替换的,虽然每年都会分时段脱落一片到几片羽毛,但这些鸟类的整体飞行能力几乎不会受到影响。

  非顺序性包括同时换羽模式和随意换羽模式。前者是指鸟类会在一年当中的某一特定时间段,把和飞行相关的羽毛统一换掉。这种行为带来的问题,就是在这一时期,这些鸟类会失去飞行能力。

  随意换羽模式的鸟类,它们的换羽行为非常随机,缺少统一顺序或者统一的换羽时间,因此这种换羽模式都是发生在没有飞行能力的鸟类当中,例如加拉帕戈斯的弱翅鸬鹚。

  远古的鸟类如何更换羽毛

  那么,鸟类身上这种换羽行为是怎么演化形成的?最早的鸟类如何更换它们的羽毛?

  中国科学院古脊椎所徐星研究员团队和以色列海法大学生物学家一起合作,在著名学术期刊《当代生物学》上发表了一篇研究论文。这项研究基于一个由302个现生鸟类换羽行为信息构成的数据集,采用祖先状态特征分析方法,对鸟类换羽的演化历程,进行了宏观演化分析。

  

  祖先状态特征分析方法是近些年来新兴的一种宏观演化分析方法。形象地说,这种方法就像在家谱架构下,恢复家族每一代人的迁徙轨迹和生平。有了这些信息,就可以推算目标特征在演化过程中变化的情况,估算这些特征在这一类生物的祖先身上可能存在的状态,甚至计算特征变化速率、变化模式等。

  鸟类的换羽行为,就非常适合进行祖先状态特征分析。在进行分析时,首要解决的问题是“最早的鸟类是顺序换羽还是非顺序换羽”。

  此次研究结果发现,包括现生鸟类、已经灭绝的反鸟类等类群的全部鸟类在内,它们的祖先都是以顺序性换羽模式进行换羽的。也就是说,至少在距今7000万年前,换羽行为就已经伴随着最早的鸟类出现了。当今鸟类中几个独立的非顺序性换羽的演化支,可能是后来独立演化出来的。

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