幾十噸的恐龍如何飛上枝頭

付麗麗

前不久，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所（以下簡(jiǎn)稱“中科院古脊椎所”）科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)采集于遼寧、距今1.63億年的“長(zhǎng)臂渾元龍”的化石進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在恐龍向鳥類演化時(shí)，飛行器官除了長(zhǎng)有羽毛的翅膀，還有像蝙蝠一樣的膜質(zhì)翅膀。長(zhǎng)臂渾元龍屬于擅攀鳥龍類，它體長(zhǎng)約32厘米、體重約306克，雖然還沒(méi)鴿子大，卻能用蝙蝠般的翅膀滑翔，仿若恐龍里的“蝙蝠俠”。這無(wú)疑揭開(kāi)了鳥類是由恐龍演化而來(lái)的冰山一角，顯示了恐龍演化為鳥類的過(guò)程遠(yuǎn)比我們過(guò)去認(rèn)知的要復(fù)雜。

恐龍可能就在你頭上

中科院古脊椎所研究員徐星介紹，在學(xué)界，關(guān)于鳥類起源于恐龍有多種假說(shuō)，其中由英國(guó)學(xué)者托馬斯·赫胥黎于1868年正式提出的鳥類獸腳類恐龍起源說(shuō)，從20世紀(jì)70年代開(kāi)始逐漸成為學(xué)界的主流假說(shuō)。

從1861年開(kāi)始，古生物學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了迄今所知最古老的鳥類祖先始祖鳥的化石，并已證明始祖鳥和食肉的獸腳類恐龍有著最近的親緣關(guān)系?；@示，始祖鳥的手與現(xiàn)代鳥類的爪子大不相同，更接近獸腳類恐龍，最明顯的特征是它有著3個(gè)有尖銳爪子的手指，總體形態(tài)與小盜龍、鳥腳龍等恐龍的手部幾乎一樣。此外，始祖鳥的第二腳趾有些特化，小盜龍等恐爪龍類的第二腳趾較為接近，而且它的腭骨向四方放射生長(zhǎng)，有明顯的獸腳類恐龍遺傳特征。

此外，獸腳類恐龍也在逐漸向鳥類靠攏。徐星說(shuō)，到了侏羅紀(jì)，一些獸腳類恐龍的尾巴變短，身體重心前移，像鳥類一樣有著向后腹方延伸的恥骨。到了侏羅紀(jì)中晚期，一些獸腳類恐龍就已經(jīng)和早期鳥類非常相似了——它們的尾巴很短，前肢明顯變長(zhǎng)，并且半側(cè)向折疊，能夠像鳥翅一樣側(cè)向拍打。

徐星還表示，恐龍骨骼的微觀結(jié)構(gòu)也顯示了它們和鳥類的相似性。通過(guò)觀察不同種類的恐龍骨骼切片，人們發(fā)現(xiàn)恐龍總體上更接近鳥類，它們的生長(zhǎng)速度明顯快于大多數(shù)爬行動(dòng)物。這種快速生長(zhǎng)方式一般見(jiàn)于內(nèi)溫動(dòng)物（即我們常說(shuō)的熱血?jiǎng)游铮@指示恐龍有著和現(xiàn)代內(nèi)溫動(dòng)物相似的生理特征。這種推測(cè)得到了其他證據(jù)的支持。比如，發(fā)現(xiàn)于中國(guó)遼西的寐龍化石顯示，這種恐龍和鳥類一樣，睡眠時(shí)會(huì)把嘴部藏于翅膀下面來(lái)保溫;研究人員對(duì)坦桑尼亞和美國(guó)一些蜥腳類恐龍牙齒的穩(wěn)定同位素分析顯示，這些恐龍具有穩(wěn)定的體溫：腕龍的體溫約為38.2℃，而圓頂龍的體溫則為35.7℃。

“現(xiàn)在普遍認(rèn)為，鳥類就是恐龍的一支，當(dāng)今地球上一萬(wàn)多種鳥類就是活著的一萬(wàn)多種恐龍?！毙煨钦f(shuō)。

龐然大物如何變小巧

我們知道龐大的恐龍變成鳥類有一個(gè)關(guān)鍵的變化，就是身體一定要變小，否則我們難以想象一只幾十噸重的恐龍?jiān)鯓语w向藍(lán)天。

徐星表示，從體型大小的角度看，恐龍當(dāng)中的蜥腳類和鳥類中的蜂鳥是脊椎動(dòng)物大家族中的兩極，人們很難把這兩類體型大小差別如此巨大的生物聯(lián)系起來(lái)，很難把這兩類生物放在同一演化框架之中。從體型龐大的陸地動(dòng)物到體型小巧的天之驕子，這需要在形態(tài)和生理上產(chǎn)生許多巨大變化，這樣一個(gè)過(guò)程確實(shí)難以想象。然而，許多化石證據(jù)顯示，這一過(guò)程確實(shí)發(fā)生了。

2014年，澳大利亞、英國(guó)和意大利等國(guó)的研究人員根據(jù)120種恐龍的1500多個(gè)解剖特征，構(gòu)建出復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，分析了恐龍?jiān)谶M(jìn)化過(guò)程中的體型變化。分析結(jié)果顯示，獸腳類恐龍當(dāng)中的一支，它們的體型一代一代地縮小，“瘦身”5000萬(wàn)年后終于進(jìn)化成了鳥類——2.1億年前其平均體重為163千克，當(dāng)進(jìn)化到始祖鳥時(shí)體重已經(jīng)降至0.8千克。研究者還發(fā)現(xiàn)，在獸腳類恐龍中發(fā)生了一個(gè)奇妙的進(jìn)化過(guò)程——幼態(tài)延續(xù)。所謂幼態(tài)延續(xù)是物種把幼年的甚至胎兒期的特征，保留到幼年以后甚至成年期的現(xiàn)象。

陸地霸主怎樣飛上天

恐龍想變成鳥，除了體型要變小，還要會(huì)飛，因?yàn)轼B類飛翔靠的是翅膀。那么，恐龍是如何“長(zhǎng)”出翅膀的呢？

此前，古生物學(xué)家在我國(guó)遼寧建昌發(fā)現(xiàn)了約1.6億年前的近鳥龍化石。徐星說(shuō)：“近鳥龍長(zhǎng)而粗壯的前肢上長(zhǎng)著飛羽，排列方式類似鳥類飛羽，這說(shuō)明翅膀的雛形在至少1.6億年前就在恐龍身上出現(xiàn)了。除了近鳥龍，還有其他幾種獸腳類恐龍，像小盜龍和似尾羽龍，都有著類似羽毛翅膀的結(jié)構(gòu)?！?/p>

2015年的一個(gè)發(fā)現(xiàn)改變了鳥類飛行起源依賴由飛羽組成的翅膀的觀點(diǎn)。這一年，徐星和他的同事一起在山東天宇自然博物館發(fā)現(xiàn)了“奇翼龍”化石，它的腕部有一根棒狀長(zhǎng)骨結(jié)構(gòu)。類似結(jié)構(gòu)從來(lái)沒(méi)有在其他恐龍化石中發(fā)現(xiàn)，卻在一些會(huì)飛的四足動(dòng)物的腕部、肘部或踝部附近存在，這些動(dòng)物包括蝙蝠、翼龍和鼯鼠等。在這些動(dòng)物中，這種棒狀結(jié)構(gòu)都支撐著皮膜翼，用于飛行或者滑翔。在奇翼龍化石上也發(fā)現(xiàn)了殘缺的翼膜。這意味著奇翼龍的翅膀像蝙蝠和其他會(huì)飛的四足動(dòng)物一樣，主要由皮膜翼構(gòu)成，而不是像鳥類及其近親那樣主要由羽毛構(gòu)成。這些形態(tài)特征顯示，“奇翼龍顯然不是一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的飛翔者，它的空中生活似乎只限于在樹木之間做短距離的飛翔，或者從高處飛翔到地面”。

綜合這些化石證據(jù)你會(huì)發(fā)現(xiàn)，恐龍變成鳥類可能經(jīng)歷了這樣一個(gè)階段，一些恐龍的身體逐漸變小，長(zhǎng)得也越來(lái)越像鳥類：骨骼中空，身體輕盈;腦顱膨大，行動(dòng)敏捷;前肢越來(lái)越長(zhǎng)，能像鳥翼一樣拍打;它們的體表長(zhǎng)出了美麗的羽毛，不再披著鱗片或鱗甲。它們中的一些種類可能為了躲避敵害或?qū)ふ沂澄锒D(zhuǎn)移到樹上生存。這些樹棲的恐龍?jiān)跇淠局g跳躍、降落，慢慢具備了滑翔能力，并最終能夠自主飛行。不過(guò)，在這個(gè)過(guò)程中，也發(fā)生了許多我們想象不到的事情，比如出現(xiàn)了具有皮膜翼的恐龍。也許還有其他奇特的恐龍有待發(fā)現(xiàn)，這些恐龍彰顯了進(jìn)化的復(fù)雜性。

雖然恐龍是如何演化成鳥的，目前還沒(méi)有一個(gè)特別確切的答案，但不管怎樣，原本不會(huì)飛的恐龍最終變成了天之驕子，它們飛向藍(lán)天，從此開(kāi)辟了一片嶄新的生活天地。