在恐龙化石中发现的一根 6600 万年前的羽毛可能会揭示为什么有些鸟类在小行星撞击导致大多数恐龙灭绝的事件中幸存下来。科学家称，这根羽毛属于橙鸟目，这是一种与恐龙生活在一起的已灭绝的水禽类。羽毛保存在粪化石中，粪化石是粪便化石的科学术语。在化石中，研究人员发现了几根羽毛、微小的鱼鳞和橙鸟形鸟类的腿骨。这项发现发表在《当代生物学》杂志和《科学日报》上，表明羽毛可能在决定哪些鸟类在大规模灭绝中幸存下来方面发挥了作用。橙鸟形生活在水生环境中，但与大多数鸟类一起消失，而一个被称为新鸟的分支幸存下来，并最终产生了今天的每种鸟类。大约6600万年前，一颗小行星撞击地球，导致白垩纪末期的大灭绝。灰尘和碎片进入大气层，减少了阳光照射，导致极度寒冷，即所谓的“撞击冬季”。大多数恐龙群体消失了，但一些鸟类幸存下来。
纸上的羽毛
这块不寻常的化石是由研究科学家兼华盛顿大学伯克博物馆地狱溪项目收藏馆长 David DeMar Jr. 于 2016 年发现的。当他在蒙大拿州东北部工作时，他看到了一块红棕色的小岩石。德玛尔说：“我爬在一块露出地面的岩石上收集鱼石，这时我发现了一个大约有高尔夫球一半大小的黑色红棕色肿块。”他用手持镜头检查了它，发现它的表面有一根细小的石化羽毛。这一发现出乎意料，因为尽管已经进行了 150 多年的挖掘，但此前从未在地狱溪河床中发现过羽毛。研究人员随后研究了样本的矿物成分，并使用 CT 成像检查其内部。 CT 扫描结合了数千张 X 射线，在不破坏骨骼的情况下创建详细的数字图像。蒙大拿州埃卡拉卡特县博物馆的合著者兼古生物学家内特·卡罗尔认为，这块岩石可能是一块粪化石。显微 CT 显示了里面存储的内容。卡罗尔说：“每个小时的数据处理都会以令人惊叹的 3D 方式显示出另一根羽毛、另一块鳞片、另一块骨头。”
化石内部
粪化石中含有几根羽毛、微小的鱼鳞和橙鸟形鸟类的腿骨。由于这只鸟的羽毛和骨头是一起发现的，研究人员得出结论，这些羽毛很可能来自同一只鸟。橙鸟形是在某些方面类似于现代潜鸟的水禽。大多数都不能飞。他们用特殊的腿潜入水下捕鱼。羽毛也表现出对水下生活的适应。 有些看起来很现代而且防水，而另一些则更小、更不起眼。该研究的主要作者、芝加哥菲尔德博物馆爬行动物化石助理教授景迈·奥康纳表示，科学家此前从未研究过粪化石中保存的羽毛。“据我所知，没有人想过在粪化石中寻找羽毛或研究羽毛，”奥康纳说。
为什么有些鸟儿能活下来？
科学家们长期以来一直想知道为什么新鸟能够幸存下来，而大多数其他鸟类却消失了。 其中一种理论认为，生活在水生环境中可以帮助一些鸟类在小行星撞击后的环境中生存。新研究的区间使这一解释变得复杂。橙鸟形也生活在水生环境中，但后来灭绝了。奥康纳说，这种差异可能与羽毛以及鸟类如何改变它们有关。他说：“我们认为这些鸟类的羽毛类型和/或它们的蜕皮方式可能是选择最后一次大规模灭绝的主要原因之一，这基本上是为什么一些鸟类死亡而另一些鸟类幸存下来的原因。”羽毛是最先从橙鸟形动物中发现的。它们的结构介于对映鸟（另一类已灭绝鸟类）和现代鸟类的外壳之间。
初级羽毛可能很重要
研究人员发现，一些橙鸟形羽毛是防水的，适合潜水。但鸟类的身体羽毛也较小、有毛，这是原始的。身体羽毛帮助鸟类保留热量。在冬季，阳光减少、气温下降，更好的隔热措施可以帮助一些鸟类。奥康纳说：“橙鸟类保留了原始类型的羽毛，这些羽毛的隔热效果可能不如现代绒毛，这可能解释了为什么它们与反鸟类一起灭绝。”研究人员并不是说羽毛绝缘是一些鸟类幸存的唯一原因。然而，这一发现为为什么灭绝对不同鸟类群体产生不同影响的问题提供了证据。
恐龙钱保存了古代食物
这块化石还让科学家们难得地了解了恐龙时代结束前不久的捕食者与猎物的关系。华盛顿大学教授、伯克博物馆古脊椎动物学馆长格雷戈里·威尔逊·曼蒂拉表示，鸟的骨头和羽毛很少得到保存。在恐龙粪便化石中发现它们使得该标本特别有价值。粪化石可能是大型恐龙（可能是霸王龙或小暴龙）吃掉一只鸟后产生的。 因此，这块化石保存了大约 6600 万年前的古代食物链的一部分。对于奥康纳来说，研究标本与检查包含完整骨骼的大型化石板不同。“我通常使用储存在大石板中的石头，整个骨骼甚至软组织都被保存下来 – 它们让我更容易，”他说。 “但在这个项目中，我们只得到了粪化石及其内容物，这让我感觉自己就像一名侦探将所有这些小线索放在一起。”研究人员希望这一发现能够鼓励科学家对粪化石进行更多的 CT 扫描。化石碎片可能包含羽毛、骨头、鳞片和其他从外部看不到的遗骸，并提供有关古代动物和生态系统的更多信息。