周忠和:探寻古鸟类之谜

长尾巴的原始热河鸟

重要生物类群的起源,历来都是进化论者和神创论者激烈争论的话题。因此,寻找各类生物之间的连接关系,是古生物学家的重要工作。

周忠和主要从事中生代古鸟类与“热河生物群”的研究,研究内容涉及鸟类的起源、鸟类飞行的起源和进化、羽毛的演化、鸟类早期演化和辐射等。

多年来,周忠和与同事们一起命名了20多种时代稍晚于始祖鸟的早期鸟类,系统研究了其形态、分类、飞行、分异和习性等,揭示了鸟类演化历史上第一次重要的演化辐射现象。他们提出了反鸟类起源于欧亚大陆的假说,并为支持鸟类飞行的树栖起源假说和鸟类的恐龙起源假说以及今鸟类湖滨环境起源假说和早成性胚胎发育在先的学说提供了可靠的论据。

 
在周忠和与同事们命名的古鸟中,既有“引领”周忠和转向古鸟类研究的华夏鸟,也有大名鼎鼎的孔子鸟,而令周忠和印象最深的则是原始热河鸟。

2001年10月,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所辽西考察队在进行野外发掘时,在当地农民家征集到一块鸟类化石,考察队将其带回北京。经过专业人员长达几个月的精心修复,这个长约70多厘米的大型原始鸟类化石逐渐显出原型。

令周忠和大吃一惊的是,这种从未见过的古鸟居然长了一条40厘米长的尾巴,由20~30节尾椎骨组成,与驰龙类恐龙十分相似,暗示了这块神秘化石也许与恐龙有着千丝万缕的联系。周忠和一下子来了兴致。

紧接着,化石交给了“热河生物群”课题组资深化石修理技师李岩手中,进行更细致的修理工作。

一天下午,李岩坐在显微镜前,用小钢针慢慢修理化石。随着一小块、一小块围岩的剥离,一个个直径约1厘米大小的圆形印痕出现在李岩的面前,很像是植物种子的印痕。李岩激动地屏住了呼吸:在中国发现的数百件鸟类化石中,这是第一件保存了有关吃种子的直接证据,在世界古鸟类研究中也是第一例。

周忠和说:“这块化石对我们来说,属于意外的惊喜,有很多全新的东西,我们研究的激情很高,冲动地想要尽快做出来。化石修好后,从研究、写论文到投稿,一共只用了一两周时间。”

2002年7月,英国的《自然》杂志发表了周忠和与张福成关于这块化石的研究论文,文章把化石命名为原始热河鸟。原始热河鸟生活在距今约1.2亿年的白垩纪早期,是中国境内迄今为止发现的最为原始的鸟类,其原始性仅次于世界上最原始最古老的鸟类——始祖鸟。

  原始热河鸟的发现,为鸟类的恐龙起源假说增添了新证据。现生鸟类的尾椎骨数量不多,最后几节愈合成一个叫做“尾综骨”的骨杆,供尾羽附着之用,绝大多数已发现的古鸟化石也是如此。在已知的鸟类化石中,只有始祖鸟保留了完整的尾椎骨,并且缺少尾综骨。原始热河鸟虽然时代比始祖鸟要晚,而且总体特征也更加进步,但是它的尾椎骨却比始祖鸟更原始,具有更加发育的脉弧和加长的关节突起,这些特征恰恰和驰龙类恐龙十分相似,表明鸟类和这一类恐龙具有十分密切的关系。

近年来,在我国的辽西地区曾陆续发现了许多带羽毛的恐龙化石,这是支持鸟类的恐龙起源假说的重要依据。原始热河鸟的发现,则从鸟类化石方面给这一假说增添了新的证据。

周忠和说:“发现不只是在野外,在室内的研究中也会有很好的发现。化石的修理过程中往往会有意外的惊喜,所以古生物研究者要不停地仔细观察。”

篮球场上的“悍将”

由于长期伏案工作,周忠和与同事们都患有不同程度的颈肩疾病,为了缓解身体的不适,周忠和打了许多年乒乓球,但觉得不怎么管用。

后来,周忠和发现打羽毛球和篮球效果不错,就力主建起了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的羽毛球场和篮球场。

周忠和高兴地告诉笔者:“办公楼大厅里的这个羽毛球场建了有10多年,至少治好了所里几十个人的颈椎病。篮球场后来因拆迁没有了。”

篮球场上的周忠和是一位名副其实的“悍将”,用他自己的话说就是“打得比较狠”。就篮球运动来说,今年47岁的他已属“高龄”,按理说应该悠着点,在外围晃一晃,舒展舒展筋骨就差不多了,可他却一上场就往篮下冲。

“这可能跟我要强的性格有关。我喜欢得分,喜欢控球,防守也从不偷懒。现在年纪大了,赛前布局时难防的人一般我就不管了,但说归说,一旦打起来,我就跑去协防了。有一次赛前我的脚受了点小伤,我就跟自己说别冲了,在外围偷偷懒算了,可一看我们队的比分落后了,一着急就又冲进去了。”周忠和说起自己的“英勇事迹”也是忍俊不禁。

周忠和喜欢看电视剧,但晚间七八点的黄金档他却从来不看,因为那是他的工作时间,他只在睡觉前看上一集半集。“像《亮剑》、《潜伏》、《我的团长》等好剧,许多台轮播,凑上几个月我也就看全了。”周忠和笑着说。

周忠和说:“科研工作挺费时间的,牺牲也多。但要想有所成就,必须有所牺牲。有的人白天工作效率高,晚上就可以休闲娱乐,而我白天效率不高,只好晚上、周末加加班。”

担任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的所长,行政工作势必要占用做科研的时间。但周忠和很乐观:“还好啦,(行政工作)并没有占我太多时间。我觉得作为研究所的所长,首先要把科研做起来。行政工作嘛,不要管太细,把制度定好,把书记、副所长和中层处长们的积极性调动起来,第一年多花点时间,之后就轻松多了。”

在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,有各种委员会和考核制度来调动大家的积极性,所领导也要接受职工代表大会全体代表的年终考核。周忠和说:“考核都是无记名投票,每年看看这样的结果,我就知道自己和别人到底干得怎么样。”

古生物学的魅力

2011年,上海少年儿童出版社《十万个为什么》(第6版)编委会找到周忠和,请他负责《古生物学》卷的编写工作,周忠和欣然应许。

周忠和说:“我觉得这项工作很有意义,古生物学作为一门基础学科虽然应用性不强,但公众热情很高,可以看作提高公众科学素养的切入点,培养公众对自然的爱好和兴趣,进而学会认识和保护环境。”

遗憾的是周忠和的工作太忙了,没有更多的时间来从事科普。“若干年后,也许我会更多地从事科普工作,我在这方面有过一些积累,写写古生物学的科普书肯定没问题。”周忠和笑着说。

在周忠和看来,古生物研究时间跨度大,充满未知之谜,极具魅力。然而,由于绝大多数动物都不能保存为化石,能够有幸变成化石保存下来的只有极少一部分,而且保存下来的也只是有限的信息(如羽毛和骨骼等),许多重要的信息已经丢失,想把过去的事情百分百完美地还原出来,是不可能的。

因此,与某些学科如数学相比,古生物研究可能显得不够严谨,比如,化石的年代只能说是大约1亿几千万年前的,无法精确到具体的年份;很多情况下,物种的延续时间、生存环境也都说不很精确;古鸟的质量也无从称量,只能借用现生鸟类的一些统计情况进行推测。

周忠和解释说:“这并不是说我们研究者的工作不够严谨,而是由客观条件造成的。不够完美的结论,诸多的不确定,也许会给外行人更多的想象空间,但对我们专业研究者而言却是极大的困扰和遗憾。我们只有用更多的手段去研究,更加细致地去观察,努力追求着遥不可及的完美,这也正是古生物学的魅力所在。”

周忠和由此谈到了古生物研究者应该具备的素养:“首先要有一个平静的心态,不急躁,不浮躁,要严谨;其次要有较好的观察能力和分析能力;还要有比较、判别的习惯和能力;从事古生物研究,心胸要开阔,不怕脏,不怕累,否则很难胜任野外工作的要求。”

周忠和说:“古生物研究是极耗时间的,这个专业虽然不需要顶尖聪明的大脑,但勤奋是必须的。从事古生物研究的人,要有坐冷板凳和把板凳坐坏的决心和功夫。”

周忠和,1965年出生,江苏人。世界知名古鸟类专家、中国科学院院士。目前主要从事中生代古鸟类与“热河生物群”的研究。

1986年毕业于南京大学地质系,1989年获中国科学院研究生院硕士学位,1999年获美国堪萨斯大学生态学与进化生物学系博士学位,同年入选中国科学院“百人计划”并回国工作。2000年获中国国家自然科学基金委杰出青年科学基金资助。2001~2010年获中国国家自然科学基金委创新研究群体科学基金及延续资助。曾2次获中国国家自然科学奖二等奖(2000年、2007年)。2010年当选为美国科学院外籍院士。2011年当选为中国科学院院士。

现任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所所长、研究员,南京大学兼职教授,中国科学院研究生院兼职教授,《科学通报》特邀编辑,《古脊椎动物学报》、《远古世界》(Palaeoworld)、《动物学报》(Zoologica Scripta)和《地球科学进展》编委,《古生物学报》编委会副主任,中国古生物学会副理事长,国际古生物学会副主席等职。


神州学人(杨宇)





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