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远古的鸟类如何更换羽毛？
那么，鸟类身上这种非常有趣的换羽行为是怎么演化过来的呢？最早的鸟类是怎么更换它们的羽毛呢？它们是鸟类独有的吗？
近期，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》（Current Biology）上发表了一篇研究论文。这个研究工作采用祖先状态特征分析的研究方法，基于一个由302个现生鸟类换羽行为信息构成的数据集，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。形象地来说，如果说经典的系统发育学研究好比给一个大家族排家谱，那祖先状态特征分析的方法，就像在家谱架构下，恢复家族每一代人的迁徙和生平。这种方法的发展，得益于日益精进的系统发育学研究和日益准确的古生物化石年代学架构。有了这些信息，就可以推算关注特征在演化过程中变化的情况，估算一类生物最早代表这些特征可能存在的状态，甚至计算特征变化速率，变化模式等等。
而鸟类的换羽行为，恰恰就非常适合进行祖先状态特征分析。祖先状态特征分析的一个重点，就是要得到某种生物的某种特征，在它们最早祖先的身上，大概率是什么样子的。比如说，最早的恐龙是两足行走还是四足行走？最早的鸟类是吃种子还是吃肉？最早的显花植物是水生还是陆生？这都是祖先状态特征分析希望探索的问题。
对于鸟类换羽行为的祖先状态特征分析，首要解决的问题，就是去推算“最早的鸟类是顺序换羽还是非顺序换羽”这个问题。
此次研究结果发现，无论是对现生鸟类（新鸟类）还是包括已经灭绝的反鸟类等类群的全部鸟类来说，它们祖先都是以顺序性换羽模式进行换羽的。也就是说，至少在距今七千万年前，伴随着最早的鸟类，换羽行为就已经出现了。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。
同时，基于这个最大的换羽行为数据集，我们可以发现，确实如前人基于对现生鸟类观察而得到的理论所说的，顺序性换羽模式是所有鸟类在换羽季节能正常飞行的保障；而非顺序性换羽模式的鸟类，要么是本身已经不会飞行，例如企鹅和鸵鸟，要么是在换羽季部分或者全部丧失飞行能力。
鸟类换羽行为的演化历程。紫色：顺序型换羽；黄色：非顺序型换羽；绿色：稳定的飞行能力；粉色：换羽期间失去飞行能力；品红：完全失去飞行能力 图片来源：参考文献（1）
另一方面，这项研究也发现，鸟类的换羽模式也与鸟类的栖息地选择有关。顺序换羽模式的鸟类可以保持全年稳定的飞行能力，因此不需要在换羽期寻找特别的栖息地进行自我保护。而非顺序换羽模式的鸟类，在每年重要的换羽时期，由于飞行能力丧失，往往需要生活在特殊的栖息地。这些特殊的栖息地可以一定程度上缓解一些鸟类因为换羽而面临的危险情况，比如更难获取食物，以及更容易被捕猎者捕食等。
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