鸟类食性相关结构的功能形态学研究

Diet diversification is a fundamental issue to avian ecology, and play an important role during the evolution and adaptive radiation of birds. In order to clarify the diet of fossil birds, as well as to reconstruct the paleoenvironment and paleoecology, we plan to conduct a comprehensive study on the morphological adaptations of complex structures including skull, jaw muscles, and tarsometatarsus, which are closely related to the diet and foraging technique among different groups of living avian species. In this project we hope to qualitatively and quantitatively identify key features of piscivorous and raptorial birds that can distinguish them from other groups with different diet by using geometric morphometric and muscle architecture analysis; the indicative morphological characteristics concluded from modern birds serve as a framework to avian paleontology for making basic estimates of the food preference, environment and habit of fossil birds.

食性分化是鸟类生态学研究的基础内容，在鸟类进化与适应辐射过程中具有重要作用，是古鸟类学研究的重要课题。本项目以古鸟和现生鸟类为研究对象，采取定性比较与定量分析相结合的方法，对现生鸟类头骨、颌肌、跗跖骨进行综合研究，阐释食性和取食方式分化导致的相关骨骼的形态结构与功能的适应性变化；将现生鸟类的研究结果用于古鸟相关形态信息的解读，探讨古鸟的食性分化，为重建古环境、古生态提供重要依据。

食性分化是鸟类生态学研究的基础内容，在鸟类进化与适应辐射过程中具有重要作用，是古鸟类学研究的重要课题。根据项目申请书与计划书的安排开展工作，从头骨、颌肌以及跗跖骨三个方面归纳分析食性和取食方式分化导致的形态结构以及功能的适应性变化，为探讨古鸟的食性分化奠定基础。完成5篇研究论文的撰写，其中2篇已发表在sci源刊。研究工作主要进展和所取得的成果如下。.1、头骨几何形态分析 对鹰科、隼科、鹗科、美洲鹫科共156种鸟类的头骨侧面观、背面观和腹面观进行了综合的几何形态测量分析。结果表明来自不同支系的食腐猛禽其头骨形态具有如下共性：头骨整体细长、低矮；喙长；眼眶小且更偏侧向位；方骨位置靠后。这些特征与其他种类明显不同，说明是趋同进化的结果。美洲鹫与其他食腐种类区别于鼻孔大、眼眶小、头骨窄；卡拉鹰类腭骨、头骨及眼眶均较宽大，喙深且显著勾曲。鹰科鸟类中食鱼种类腭骨颌突最长、腭骨侧板最大，腭骨为发达的翼肌提供了附着点，有利于撕食时稳定头骨。食虫猛禽喙短而宽，眼眶大且位置靠前，下颌收肌附着面相对发达；扩大的双目视野有利于发现猎物，较短的喙与发达的下颌收肌保证了取食的灵活性与有效性。食兽猛禽喙长、腭骨发达、方骨位置靠后，反映其取食时以咬力大为特点。.2、颌肌的构筑学研究 完成了隼形目、鹰形目、鸮形目共27种猛禽颌肌的构筑学数据的采集与初步分析工作。结果表明在所有猛禽中，翼肌的生理横截面积最大，降肌的肌束最长。中小型猛禽中，隼类的颌外内收肌与降肌的生理横截面积均较鹰类发达，反映了这两类猛禽在捕食方法与行为上的差异。鹰类和隼类的异速生长研究表明随着体型的增加，三块颌肌的生理横截面积呈现正异速生长，肌束长度为负异速生长，结合其他构筑学特征，反映了鹰隼类食性随体型大小变化具有明显的分化。鸮类的异速生长结果与鹰隼类不同，与其主食鼠类，食性差异不大相一致。猛禽雌雄个体间颌肌构筑学差异反映了两性之间的取食偏好与行为特点，雌、雄分别以咬力大或以速度快取胜。.3、跗跖骨形态的比较研究 对鹰形目鹰科、鹭鹰科、鹗科、美洲鹫科共120种鸟类的跗跖骨前面观、后面观和远端顶面观进行了综合的几何形态测量分析。结果表明四科鸟类在跗跖骨粗细、胫骨前肌结节位置、第2、4跖骨滑车翼的扩展程度，以及第三跖骨滑车高度等方面具有明显区别，具有重要的分类学价值。