東亞亞熱帶首件潛鳥化石在嘉義——再現寒冷氣候下的富饒台灣

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2021年，中央研究院生物多樣性研究中心助研究員林千翔博士拜訪嘉義市立博物館時，發現兩件嘉義牛埔地區出土的更新世早期鳥類化石標本。經研究團隊鑑定，這兩件標本竟為潛鳥化石！潛鳥屬於海鳥的一種，分布於北半球中高緯度地區。雖然冬季會南遷，但少有潛鳥會飛到台灣來，因為台灣的氣候太溫暖了。在現代台灣都很難見到潛鳥了，更何況是挖到化石？這到底是怎麼一回事？




全球共有五種潛鳥，主要分布於中高緯度地區，能飛天又潛水。圖中為黑喉潛鳥，主要分布於歐亞大陸與部分北美地區。圖片來源：Andrew Patrick Milas／Pixabay


台灣、澳洲學者聯手 讀破潛鳥化石的秘密


1980～2000年代，化石蒐藏家薛文吉先生於嘉義牛埔地區的八掌溪沿岸（距今195萬～135萬年前、更新世早期的六重溪層）採集到兩件鳥類化石，爾後捐給嘉義市立博物館。這兩件化石分別為遠端左肱骨及遠端左脛跗骨。肱骨負責將翅膀接到軀幹，承受翅膀拍動時產生的扭力。脛跗骨即是俗稱的「棒棒腿」，負責維持鳥腿伸縮時，大腿骨與跗蹠骨之間的協調性。

林千翔博士領銜的研究團隊與澳洲弗林德斯大學（Flinders University）的古鳥類專家沃希（Trevor H. Worthy）教授一同合作，尋遍中研院生物多樣性中心博物館、台中國立自然科學博物館等台灣館藏以及美國國立自然史博物館（Smithsonian National Museum of Natural Science）的線上資料庫。歷經一年的文獻爬梳，研究團隊終於揭開這兩件化石的身份：潛鳥屬（Gavia）。

潛鳥？你聽過嗎？翻開台灣近代鳥類自然史，最早的潛鳥目擊紀錄可追溯到英國領事斯文豪（Robert Swinhoe, 1836-1877）於1861～1862年間航行於台灣北海岸，在淡水廳見到數隻紅喉潛鳥。日本殖民時期雖有黑田長禮（Nagamichi Kuroda, 1889-1978）到台灣踏查野鳥蹤跡，但並未留下任何潛鳥紀錄。1970～2018年，全台僅有34筆目擊紀錄。2018年之後，潛鳥就未曾再見。因此，大部分的台灣人對潛鳥並不熟悉。




台灣的潛鳥紀錄。圓圈內上方數字表示目擊或化石紀錄數目，下方數字表示年代，「Ma」指百萬年前。
圖片來源：吳筱曼等人製；中央研究院生物多樣性研究中心之海洋古生物實驗室提供


潛鳥究竟是什麼樣的鳥呢？


潛鳥屬是潛鳥目（Gaviidae）唯一的現存類群，全球共五種，均分布在北半球的中高緯度地區。潛鳥是海鳥，以海魚與無脊椎動物為主食，能下潛5公尺，最高紀錄能潛到70公尺深。能飛天又潛水，比他們的近親企鵝還厲害。春夏時節，潛鳥在中高緯度地區的淡水水域找尋配偶及育雛。入秋後，便南遷到中緯度地區的海域棲息。

除了普通潛鳥（Gavia immer）只棲息於北美地區，在我們所處的東亞地區可以看到其餘四種潛鳥——白嘴潛鳥（Gavia adamsii）、黑喉潛鳥（Gavia arctica）、太平洋潛鳥（Gavia pacifica）、紅喉潛鳥（Gavia stellata）。放眼全球的更新世潛鳥紀錄，大多分布在中高緯度區域，跟現代潛鳥的分布範圍一致。在亞熱帶地區找到的更新世潛鳥化石少之又少，目前僅有墨西哥跟美國的佛羅里達。所以在台灣發現潛鳥化石有多麼特別？那可是東亞與西北太平洋亞熱帶區域的第一紀錄啊！




現代潛鳥家族：現代潛鳥的分布圖以及潛鳥與台灣的關係。圖片來源：吳筱曼提供


潛鳥，潛鳥，你叫什麼名字？


當然，知道類群還不夠，我們還想知道這兩件潛鳥化石的確切名字。它們會是已經絕種的潛鳥嗎？筆者兩度拜訪日本千葉縣我孫子市的山階鳥類研究所（Yamashina Institute for Ornithology），比較分布在亞洲的四種潛鳥，也輾轉拿到藏於英國自然史博物館（Natural History Museum, Tring）的普通潛鳥標本照片。比對結果出爐——左肱骨與白嘴潛鳥形態類似，不過因為尺寸較小且無法找到特徵完全相符的現代潛鳥標本，故命名為潛鳥屬未定種（Gavia sp.）。而左脛跗骨與紅喉潛鳥的特徵一致，確定是紅喉潛鳥（Gavia stellata）。



台灣出土的兩件潛鳥化石，圖片中的比例尺為１公分。
圖片來源：吳筱曼等人製；中央研究院生物多樣性研究中心之海洋古生物實驗室提供


在全球的更新世潛鳥紀錄中，紅喉潛鳥的紀錄數量最多、分布最廣，與分布現況一致。至於另一件化石，潛鳥屬未定種，則可能是現代白嘴潛鳥群中的小型個體，或者來自更新世時期體型偏小的白嘴潛鳥群，也可能是已滅絕但是形態接近白嘴潛鳥的物種。若要進一步了解，則需要更多的化石紀錄及現代標本佐證。這項研究成果已發表在2023年12月的《波蘭古生物學報》（Acta Palaeontologica Polonica）。


不一樣的台灣 寒冷氣候下的豐饒世界


來自台灣西南部的潛鳥化石，訴說了台灣百萬年前截然不同的沿海風貌。潛鳥偏好寒冷氣候，以海魚為主食，是海洋食物鏈的頂層掠食者。生物從死亡、轉變為化石到被人類發現的機率不高，但若有穩定的族群，那麼便可能提高人類發現化石的機率。研究團隊據此推論，在更新世早期的某段時期，台灣西南部氣候可能偏冷，冷到讓兩種潛鳥願意飛來台灣形成穩定族群。

既然有穩定族群，代表那時候的台灣海峽可能是豐饒之海，能供養穩定的潛鳥族群。牛埔地區也出土多樣的海洋生物化石，如藤壺、螃蟹、海膽、軟魚類骨骼、牙齒、耳石等等，足以佐證當時當地的生物資源相當豐富。


挖掘古代候鳥故事 向化石借古鑑今


透過化石，我們得以了解台灣西南部的生物類群隨著時間，因氣候變動而更迭。百萬年前的鯊魚與潛鳥，而今安在哉？我們現在習以為常、日日可見的生物，也可能因為氣候變遷或棲地環境改變，而逐漸消失在我們的日常生活中，例如潛鳥這類長途遷徙的候鳥。

台灣位處全球最大的候鳥遷徙路線——「東亞–澳洲遷徙線」（East Asian–Australasian Flyway，EAAF）不僅是候鳥的南渡之地，也是候鳥的補給站。來自北方的候鳥們進入台灣吃飽喝足後，便會分道揚鑣．進入中南半島或往東南亞繼續飛行。台灣身為重要的西太平洋候鳥轉運站，一旦棲地環境惡化，候鳥找不到補給，牠們就得繼續拖著疲累的身軀，飛到更遠的地方休息。我們可以從化石紀錄了解環境與生物之間的關係，也可以藉由長時間尺度的資料分析預測未來，並制定策略以因應氣候異常或環境劣化帶來的生態危機。

雖然全球出土的新生代鳥化石相當豐富，但並非廣泛分布。比如說，西太平洋地區的新生代鳥類化石集中在日本、澳洲及紐西蘭，而當今以鳥類多樣性著稱的東南亞熱帶雨林，吸引無數人前去賞鳥，但化石紀錄竟少得可憐！至於古候鳥的全球分布與遷徙研究，就更少見了。若想知道古代候鳥的更多故事，不妨加入林千翔博士的實驗室，一起動手做研究吧！




全球的更新世潛鳥紀錄。
台灣位於東亞澳遷徙線上，是西北太平洋亞熱帶區域唯一有潛鳥化石的地方。橘色路線代表東亞澳遷徙線，綠色圓圈為台灣的位置。
圖片來源：吳筱曼等人製；中央研究院生物多樣性研究中心之海洋古生物實驗室提供



資料來源 : 環境資訊中心
https://e-info.org.tw/node/238324