不久前,中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所古代脊椎動物和古代人文研究所(以下簡稱中科院古脊椎所)發(fā)現(xiàn),通過對遼寧和1.63億年前采集的化石的研究,飛行器官除了在恐龍進化為鳥類時除了羽毛翅膀外,還有蝙蝠一樣的膜狀翅膀。渾圓龍屬于優(yōu)秀的爬鳥龍類,長約32厘米,重306克,不像鴿子那么大,但能用蝙蝠翅膀滑翔,類似恐龍中的"蝙蝠俠"。這無疑揭示了鳥類從恐龍進化而來的冰山一角,表明恐龍進化為鳥類的過程比我們過去所知道的要復(fù)雜得多。
恐龍可能在你頭上
有什么證據(jù)可以證明鳥類是從恐龍進化而來的?
在這方面,中國科學(xué)院古代脊柱研究所研究員許醒說,學(xué)術(shù)界關(guān)于鳥類起源于恐龍的假說很多,其中由英國學(xué)者托馬斯·赫克斯利于1868年正式提出的鳥類、動物足恐龍的起源理論,在20世紀(jì)70年代逐漸成為學(xué)術(shù)界的主流假說。
自1861年以來,古生物學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了已知最早的鳥類祖先始祖鳥的化石,并已經(jīng)證明了后者與食肉動物足恐龍有著密切的聯(lián)系。發(fā)現(xiàn)的化石表明,始祖鳥的手與現(xiàn)代鳥的手很不一樣,它更接近動物腳的恐龍,最明顯的特點是它有三個爪子鋒利的手指,其整體形狀與恐龍的小劇場差不多,而第二個腳趾則有點特別,離恐龍的第二個腳趾更近,比如小劇院。此外,它的頜骨向四個方向輻射,具有明顯的動物足恐龍的遺傳特征。
此外,動物足恐龍正逐漸接近鳥類。許醒說,到侏羅紀(jì),一些動物足恐龍有較短的尾巴和向前移動,恥骨向后伸展,就像鳥類一樣。到侏羅紀(jì)中晚期,一些鳥類與早期鳥類非常相似-它們的尾巴短,前肢明顯長,半側(cè)傾,能夠像鳥翅膀那樣拍打。
許醒還說,恐龍骨骼的微觀結(jié)構(gòu)也與鳥類有相似之處。通過觀察不同種類恐龍的骨骼切片,發(fā)現(xiàn)恐龍通常更接近鳥類,生長速度明顯快于大多數(shù)爬行動物。這種快速的生長模式通常出現(xiàn)在內(nèi)部變暖的動物身上(即我們常說的熱血動物),表明恐龍的生理特征與現(xiàn)代內(nèi)部暖化動物相似。這種猜測得到了其他證據(jù)的支持。例如,在中國遼西發(fā)現(xiàn)的令人垂涎的恐龍化石顯示,這種恐龍和鳥類一樣,在睡覺時藏在翅膀下保溫;研究人員對坦桑尼亞和美國一些蜥蜴的牙齒進行了穩(wěn)定的同位素分析,結(jié)果表明恐龍的體溫穩(wěn)定:腕龍的體溫約為38.2攝氏度,而圓頂龍的體溫為35.7攝氏度。
現(xiàn)在人們普遍認為鳥類是恐龍之一,今天地球上有一萬多種鳥類生活在一萬種以上的恐龍中。"許醒說。
龐然大物如何變得更小
我們知道,大型恐龍變成鳥類的過程中有一個關(guān)鍵的變化,那就是身體必須變小,否則我們無法想象幾十噸恐龍是如何飛進藍天的。
許醒說,從體型角度看,恐龍中的蜥蜴和鳥類中的蜂鳥是脊椎動物科的兩極,很難將這兩種生物與如此巨大的大小差異聯(lián)系起來,很難將這兩種生物置于同一個進化框架中。從大型陸地動物到小天象,這需要大量的形態(tài)和生理變化,這是不可想象的。然而,有大量化石證據(jù)表明,這一過程確實發(fā)生了。
2014年,來自澳大利亞、英國和意大利的研究人員根據(jù)120種恐龍的1500多個解剖特征,建立了復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型,以分析恐龍在進化過程中的體型變化。分析表明,其中一種生物恐龍的體型代代相傳,經(jīng)過5000萬年的"瘦身",終于進化成了一只鳥-平均體重為1.63億公斤,進化為始祖鳥時的體重為0.8公斤。研究人員還發(fā)現(xiàn),一種奇妙的進化發(fā)生在動物腳恐龍身上-這是它們嬰兒期的延續(xù)。所謂的"少年延續(xù)"是一種現(xiàn)象,在這種現(xiàn)象中,物種保持其嬰兒期的特征,甚至將其幼年期甚至成年期的特征保留下來。
土地霸主是如何飛向天空的?
恐龍想成為鳥類,除了變得更小,而且還能飛翔??铸埵侨绾伍L出翅膀的呢?
在此之前,古生物學(xué)家在遼寧省建昌發(fā)現(xiàn)了大約一億六千萬年前的近鳥龍化石。許醒說:"近鳥龍的前肢上有飛行羽毛,它們的排列方式與鳥類羽毛相似,表明翅膀的胚胎形態(tài)至少在一億六千萬年前就出現(xiàn)在恐龍身上了。"除了近鳥龍,還有其他幾種動物腳上的恐龍,比如小飛龍和尾巴一樣的羽毛,它們都有羽毛一樣的翅膀。
許醒指出,今天,除了鳥類以外,所有飛行的動物都有一種傾向,那就是盡量擴大身體表面的各個部位,以幫助飛行。例如,蝙蝠的翅膀不僅像鳥一樣延伸到前肢,而且還延伸到后肢,科學(xué)家稱之為四翼狀態(tài)。只有鳥兒用前肢飛翔,用后肢奔跑或行走。這一現(xiàn)象導(dǎo)致了一百多年前,一些學(xué)者認為鳥類最早也不是那么出類拔萃,其祖先可能曾經(jīng)歷過這樣的四翼狀態(tài)。這一假說得到了2003年發(fā)現(xiàn)的一些小龍化石的支持。
但令人驚訝的是,2015年的一項發(fā)現(xiàn)改變了一種觀點,即鳥類飛行的起源取決于由飛羽組成的翅膀。今年,許醒和他的同事在山東省天宇自然博物館發(fā)現(xiàn)了"奇怪的翼龍"化石。它的手腕有一個棒狀的長骨結(jié)構(gòu)。類似的結(jié)構(gòu)從未在其他恐龍中發(fā)現(xiàn)過,但卻存在于飛行四足動物的手腕或肘部,或在腳踝附近,包括蝙蝠、翼龍和飛行松鼠。在所有這些動物中,桿狀結(jié)構(gòu)支撐著皮膚翅膀,用于飛行或滑翔。在奇翼龍化石上,許醒等人還發(fā)現(xiàn)了不完整的翼狀動物膜。這意味著奇數(shù)翼龍的翅膀,就像蝙蝠和其他四足飛行動物一樣,主要是由皮翼組成,而不是像鳥類和它們的近親那樣由羽毛組成。這些形態(tài)特征表明:"奇翼龍顯然不是一個有競爭力的飛行人,它的飛行壽命似乎僅限于在樹木之間短距離飛行,或從高處飛到地面。許醒說,奇怪翼龍的出現(xiàn)使科學(xué)家們感到困惑,因為它與我們傳統(tǒng)的認知完全不同,使鳥類進化的長期圖景更加復(fù)雜。長臂渾圓龍的發(fā)現(xiàn)支持了對奇翼龍的解釋,再次證明了恐龍向鳥類進化過程中存在著許多實驗性進化,鳥類起源過程極其復(fù)雜。長臂渾圓龍的發(fā)現(xiàn)支持了對奇翼龍的解釋,再次證明在恐龍向鳥類演化的過程中,確實有許多實驗性的進化過程,鳥類起源過程極其復(fù)雜。
結(jié)合這個化石證據(jù),你會發(fā)現(xiàn)恐龍進入鳥類可能經(jīng)歷了這樣一個階段,一些恐龍逐漸變得更小,更像鳥類:中空的骨頭,輕盈的身體;腦腫脹,動作快;前肢越來越長,可以像鳥翅膀一樣跳動;它們的身體長出美麗的羽毛,不再佩戴鱗片或鱗片。"其中一些可能被轉(zhuǎn)移到樹上以避免敵人的傷害或?qū)ふ沂澄铩_@些喬木恐龍?zhí)S并降落在樹木之間,慢慢地獲得了滑翔的能力,最終能夠主動飛行。然而,在這個過程中,發(fā)生了很多我們無法想象的事情,比如長著皮膚翅膀的恐龍的出現(xiàn)??赡苓€會發(fā)現(xiàn)其他奇怪的恐龍,這說明了進化的復(fù)雜性。
雖然恐龍是如何進化成鳥類的,但沒有特別準(zhǔn)確的答案,但無論如何,不會飛的恐龍最終成為了天空的驕傲之子,它們飛向藍天,開辟了一個新的生命世界。
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