冠群

冠（guān）群（英文：crown group，或 crown assemblage）是種系發生學上的重要概念，指一個演化支中所有現存成員的最近共同祖先以及該祖先的所有後代。換言之，冠群包括一群現存物种和它們的最近共同祖先，以及由該祖先演化而來的所有已滅絕物種，是涵蓋了一個祖先物種及其所有後代的单系群。 1969年，冠群這一概念由支序分類學創始人、德国昆蟲學家维利·亨尼希（德文：Willi Hennig）在其《昆蟲家族史》（德文：Die Stammesgeschichte der Insekten）一書中首次提出。1979年，英国古生物學家理查德·杰弗里斯（英语：Dick Jefferies）在一篇論文中正式創造了「冠群」和「幹群」兩個術語，但這兩個術語直到2000年經由英國古生物學家格雷厄姆·巴德（英文：Graham Budd）等人引用後，才被學界普遍使用。 在冠群的另一個定義中，並未強調冠群必須包含現存物種，而只要求其所有成員都起源於一次“分支發生事件”。本條目在闡述冠群的概念時不採此定義。 冠群的成員不一定為現存物种或者有現存後裔的演化支，即使是已滅絕的支系，只要其所有成員均演化自冠群的最近共同祖先，那麼該支系仍會被視作冠群的一部分。以鳥類為例，除了現生鳥類及其最近共同祖先外，渡渡鸟、大海雀、恐鳥等與現生鳥類源自同一最近共同祖先的已滅絕鳥類，同樣為鳥類冠群的成員。 學者在表述某個冠群時，通常會將「冠」這個詞作為前綴加在其拉丁學名之前，以示其不同於平常所指的類群。例如在英文中，鳥綱（學名：Aves）和哺乳綱（學名：Mammalia）的冠群可分別表示為「Crown-Aves」（冠鳥類）和「Crown-Mammalia」（冠哺乳類）。此二纲都在冠群這個概念出現之前便已被定義，囊括了某些比現存物種的最近共同祖先更早出現的支系，以及某些出現時間雖晚於現存物種的最近共同祖先，但卻不是由該祖先演化而來的旁支，如哺乳綱的霍爾丹齒獸（一支中生代哺乳動物）。因此，冠鳥類（鳥類冠群）和冠哺乳類（哺乳類冠群）與傳統定義之下的鳥綱和哺乳綱略有不同，這在相關文獻中引起了一些混亂。下面是一個簡化的鳥綱支序图，符號“†”表示已滅絕： 在此支序圖中，今鳥亞綱即為鳥類冠群，包含由現生鳥類的最近共同祖先演化而來的所有現存和已滅絕物種。至於始祖鳥和其他已滅絕的早期分支，雖然同為鳥綱成員，但由於牠們比現生鳥類的最近共同祖先更早形成獨立的演化支，所以不被視為與現生鳥類同屬一個冠群。 2001年美国學者雅克·戈捷（法文：Jacques Gauthier）和凯文·德·奎罗兹（葡文：Kevin de Queiroz）二人指出，鳥綱存在多種相互衝突的定義，為明確其涵蓋範圍，建議鳥綱一詞僅指代冠群，使冠鳥類等同於鳥綱。該提議已被古生物學和鳥類演化領域的眾多研究者採用。在此定義下，今鳥亞綱成為鳥綱的次異名，凡不屬於今鳥亞綱的鳥類（如始祖鳥）也就不再屬於鳥綱，而只能歸入比鳥綱更大、含義更寬泛的上級分類單元（如鳥翼類）： 支序分類思想嚴格使用系統發生樹的分支來定義生物類群，這就需要冠群以外的其他概念，來充分定義經常被研討的化石类群。為此，學界提出了另外一些術語，以便描述系統發生樹上與現存類群相關的各個分支。 泛群（英文：pan-group）也稱總群（英文：total group），是一個冠群及其部分史前近緣類群的總和，這些史前類群與這一冠群的關係比與其他現存生物更為親近。換言之，泛群囊括了一個冠群，以及所有與此冠群的關係比與其他現存生物更為親近的化石類群，是一個比冠群更大、涵蓋範圍更廣的单系群。在系統發生樹上，泛群的涵蓋範圍可從一個冠群向上追溯，直到其所屬的演化支與另一條含有現存生物的演化支匯合為止。 以鳥類為例，其泛群稱為泛鳥類（英文：Pan-Aves），是鳥蹠類的同義詞，包括所有親緣關係與鳥類較近、與鱷魚較遠的物种（鱷魚為鳥類現存最親近的類群）。在系統發生樹上，泛鳥類的涵蓋範圍可從現生鳥類一直上溯至鳥類演化支與鱷魚演化支的最近共同祖先（但不包含該祖先物種），所有從鳥類演化支上分離出去的旁支均囊括在內。具體而言，泛鳥類不僅包含被排除在冠鳥類以外的始祖鳥、黃昏鳥和孔子鳥等史前鳥類，亦包含所有恐龙、翼龍乃至所有與鳥類較親近而與鱷魚較疏遠的動物（如馬拉鱷龍）。 哺乳動物泛群稱為泛哺乳類（英文：Pan-Mammalia），是合弓綱的同義詞，包括所有親緣關係與哺乳綱較近而與蜥形纲較遠的物種（蜥形綱與合弓綱為羊膜動物的兩大分支，哺乳綱為合弓綱的現存後裔）。 干（gàn）群（英文：stem group）是將一個冠群自其泛群中移除後所剩下的並系群，即上文所述“（冠群的）部分史前近緣類群”。由於冠群已包含泛群內的所有現存成員，因此幹群的成員必然已經滅絕，是冠群物種的一群史前旁親。冠群物種與其幹群之間的關係，比與其現存最親近的生物類群要更加密切。簡而言之，幹群是所有先於某冠群的共同祖先出現，並與該冠群密切相關的化石類群，構成了一個泛群內部相對冠群而言的基幹類群。幹群是與冠群相關的概念中最常用和最重要的，因為它提供了一種使並系的化石類群得以具體化並被命名的方法，否則這些化石類群將不適合納入基於現存生物的系統學研究。 “幹群”這一術語由英国古生物學家理查德·杰弗里斯（英文：Richard P.S. Jefferies）在1979年創造，不過德国學者莱纳·威尔曼（德文：Rainer Willmann）在2003年指出，其概念可追溯至奥地利古生物學家奥塞尼奥·阿贝尔（德文：Othenio Abel）於1914年出版的著述中，並且早在1933年便由美国古生物學家阿尔弗雷德·罗默（英文：Alfred Romer）用英文進行了論述並作出圖解。 有時幹群會被賦予更狹窄的定義，僅包含位於冠群之外而又能歸入傳統分類單元的物種。按照此定義，某些二叠纪的合弓動物，如異齒龍和安蒂歐獸，屬於廣義上的哺乳動物幹群，但不屬於狹義上的哺乳動物幹群。 根據德国學者卡爾·恩斯特·勞特巴赫（德文：Karl-Ernst Lauterbach）的主張，幹群的名稱應使用「幹」這個詞作為前綴，如鳥類幹群表示為「幹鳥類」（英文：Stem-Aves），节肢动物幹群表示為「幹節肢動物」（英文：Stem-Arthropoda），而冠群的名稱則不應添加前綴。雖然去除冠群前綴的做法未被學界普遍接受，但仍有部分學者遵從了勞特巴赫的主張。 鳥類幹群可能是最常被引用的幹群範例，因其分類情況廣為學界所知。以下支序图根據英国古生物學家迈克尔·本顿（英文：Michael Benton）所著的《古脊椎動物學（第三版）》構建，有助於說明幹群的概念： 圖中，今鳥總類即上文所述的今鳥亞綱，《古脊椎動物學（第三版）》將其定為“總類”（英文：superdivision）級別。其下包含的演化支（在圖中以紫色括起）為鳥類冠群，即以現生鳥類的最近共同祖先為分散原點所形成的单系群，牠們最親近的現存類群是鱷目（含所有現生鱷魚）。圖中以藍色括起的部分為鳥類幹群，包括不屬於鳥類冠群的原始鳥類，如始祖鳥、黄昏鳥和孔子鳥，亦包括比牠們更早從鳥類演化支分離出去的恐龙和翼龍。鳥類冠群和幹群共同組成的鳥類泛群（泛鳥類）便是圖中的鳥蹠亞類，即上文提到的鳥蹠類，《古脊椎動物學（第三版）》將其定為“亞類”（英文：subdivision）級別。 鳥類與鱷魚的最近共同祖先——某種既非鳥類，亦非鱷魚的主龍類動物，尚未具備這兩者中任何一方的形態特徵。鳥類現今為人所知的特徵（如羽毛和中空的骨骼）在鳥類幹群獨立演化的過程中逐漸形成，現生鳥類的共同特徵則在鳥類冠群的開端物種（即現生鳥類的最近共同祖先）中全數具備。 以下為鳥類幹群之外的一些幹群範例： 哺乳動物幹群，包括所有在蜥形、合弓兩綱的最近共同祖先之後，現存哺乳動物的最近共同祖先之前分化的支系。合弓綱及其分支哺乳型類（含摩爾根獸與柱齒獸等）均為此幹群的成員。儘管哺乳型類不屬於哺乳動物冠群，但牠們在傳統分類學和解剖學上被視為哺乳動物。 四足類幹群，包括所有在肺魚和四足類的最近共同祖先之後，現存四足類的最近共同祖先之前分化的支系（肺魚是與四足類親緣關係最近的現存魚類）。此幹群除了包括一些早期肉鳍鱼外，還包括一些迷齿类動物。因早期四足類的分化情況尚不明確，故學界就迷齒類動物中哪些屬於四足類幹群，哪些屬於四足類冠群的問題仍未有確切答案。這個例子表明，若學界對於某個類群的分化關係未取得共識，劃定冠群和幹群的意義不大。 節肢動物幹群，是一個與伯吉斯頁岩動物群相關的類群。這群動物裡的某些種類，如神秘莫測的歐巴賓海蠍和奇蝦，具有部分與現存節肢動物相關的特徵，因此被歸為節肢動物幹群成員。透過將伯吉斯頁岩動物群劃入各類現存動物的幹群，最終實現了對這一神秘群組的譜系分類，並確認有爪动物门的天鹅绒虫為節肢動物現存最親近的類群之一。 鳃曳动物幹群，是一群生活在寒武纪早期至中期的鰓曳動物旁親，從雲南澂江到伯吉斯頁岩均有發現牠們的化石。在這其中，奧托蟲的身體構造與現存鰓曳動物幾乎相同，但譜系分析顯示其不屬於鰓曳動物冠群。 將史前生物列入某現存類群的幹群，有助於學者梳理出它們的誕生順序，進而確定相關類群的主要特徵是在何種生態和功能條件下演化而成。因此，幹群提供了一條將獨特的古生物學資訊整合到生物演化課題中的途徑。同時，有了這一概念的存在，即使某化石類群因未完全具備某現存類群的鑑定特徵而被認為自成一個獨立的類群，仍可透過將它歸入現存類群的幹群，來確立它與現存類群的關係。使用幹群概念而歸類的化石材料，為研究各類動物的起源提供了重要資訊。 幹群概念的應用也影響了人們對伯吉斯頁岩生物群的理解。有學者認為，將這些生物以幹群的地位劃入現存的門，而非另立新門，能使寒武纪大爆发更易於理解，無需再提出特別的演化機制。然而，幹群的應用並未減輕學者們試圖理解寒武紀大爆發的宏觀演變及其突然性時所遇到的譜系關係套疊困難。過分重視幹群的概念，反而有可能令學者未能及早對新的高階分類單元作出應有的確認。 「鄰近」（古希腊文：πλησίον；拉丁轉寫：plēsíon）一詞在系統分類學中有着悠久的使用歷史，故而鄰群（英文：plesion，或 plesion group）這一術語多年來被賦予了不同的含義。其中一義是“鄰近類群”，即某個分類單元的姐妹群，不論該分類單元是否為冠群。此外，鄰群還可以指根據近祖性狀（英文：plesiomorphy）定義的類群（可能為並系群）。一般而言，鄰群多指系統發生樹上比研究者所探討的類群更早分化出去的旁支。 第二届植物学名词审定委员会 (编). 植物学名词 (2版). 北京: 科学出版社. 2019 [2021-12-29]. 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