爬行動(dòng)物的飛天夢(mèng)

賀珍

望著空中自由飛翔的鳥(niǎo)兒，人類(lèi)的“飛天夢(mèng)”油然而生，花了數(shù)百年，人類(lèi)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)想法。但我們不知道的是，早在鳥(niǎo)兒之前，已有動(dòng)物為了它們的“飛天夢(mèng)”努力了千萬(wàn)年的時(shí)間，那就是爬行動(dòng)物。

“飛天夢(mèng)”萌芽

爬行動(dòng)物的飛天夢(mèng)萌芽始于空尾蜥，空尾蜥的拉丁文學(xué)名意為“空中蜥蜴的祖先”，也正說(shuō)明了這一點(diǎn)?？瘴豺崾且环N生存于二疊紀(jì)晚期（距今約2.5億年）的原始雙弓類(lèi)爬行動(dòng)物，與蜥蜴和恐龍的共同祖先是親戚關(guān)系。其實(shí)，如果不是長(zhǎng)有一對(duì)“翅膀”，空尾蜥跟現(xiàn)代蜥蜴看起來(lái)沒(méi)有什么不同。

空尾蜥的前后肢之間長(zhǎng)有好幾條骨質(zhì)衍生物，與其上附著的皮膚一起撐起了兩片“翼膜”，能在樹(shù)木之間滑翔?？瘴豺狍w形嬌小，平均長(zhǎng)度為60厘米，頭骨類(lèi)似蜥蜴，有尖端的口鼻部，外表為翠綠的鮮艷顏色，有助于在林間隱形。這一切使它像一架小型隱形飛機(jī)，在昆蟲(chóng)不知不覺(jué)間就將它們一口吞下。

生活在晚三疊紀(jì)（距今2.35億年）的孔耐蜥繼承了空尾蜥的“翅膀”并將其發(fā)揚(yáng)光大了?？啄万岬母共?jī)蓚?cè)長(zhǎng)有長(zhǎng)達(dá)14厘米的肋骨，上面同樣覆有皮膚，連接這雙“翅膀”的是強(qiáng)健的腹肌。這雙更長(zhǎng)更大的“翅膀”賦予孔耐蜥更強(qiáng)的“飛行”本領(lǐng)，根據(jù)古生物學(xué)家的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，孔耐蜥能從樹(shù)上俯沖下來(lái)，一口氣飛出9米遠(yuǎn)。

“飛天夢(mèng)”進(jìn)階

500萬(wàn)年后出現(xiàn)的長(zhǎng)鱗龍對(duì)前輩們的滑翔方式不太滿(mǎn)意，它獨(dú)立進(jìn)化出了一種新的結(jié)構(gòu)：背上“羽毛”。長(zhǎng)鱗龍的外形與大小接近蜥蜴類(lèi)，但它的身體結(jié)構(gòu)卻分別與鱷魚(yú)和恐龍相似，比如與鱷魚(yú)相似的下頜孔及眶前孔，又有與恐龍相似的叉骨。因?yàn)檫@些爭(zhēng)議，長(zhǎng)鱗龍?jiān)诜诸?lèi)學(xué)上的位置至今仍未確定。

但長(zhǎng)鱗龍的奇怪之處不僅如此，它的背上還長(zhǎng)有比身體更長(zhǎng)的“羽毛”。目前發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)鱗龍標(biāo)本中的“羽毛”數(shù)目各不相同，有長(zhǎng)7根的、有長(zhǎng)5根的、有長(zhǎng)3根的，還有一只長(zhǎng)鱗龍只長(zhǎng)有1根“羽毛”。不過(guò)，這些“羽毛”的形狀很相似，它們附著在長(zhǎng)鱗龍的背部，長(zhǎng)而狹窄，尾端朝后，外形類(lèi)似曲棍球棒，中央都有一條突起的棱脊，兩側(cè)則是扁平片狀物。單獨(dú)來(lái)看，長(zhǎng)鱗龍的“羽毛”與鳥(niǎo)類(lèi)羽毛很相似，但是相比鳥(niǎo)類(lèi)羽毛，這些“羽毛”又太長(zhǎng)也太少了，最長(zhǎng)的“羽毛”達(dá)到了15厘米，與長(zhǎng)麟龍的體長(zhǎng)很不協(xié)調(diào)。古生物學(xué)家們現(xiàn)在還沒(méi)搞懂長(zhǎng)麟龍的“羽毛”究竟是何用處，不過(guò)他們傾向于相信這些“羽毛”的作用與鳥(niǎo)類(lèi)相同，可用于飛行、取暖或吸引異性。

與長(zhǎng)麟龍生活在同時(shí)代的沙洛維龍對(duì)飛行又有不同的理解，它認(rèn)為滑翔翼膜還是有前途的，不過(guò)要“安裝”在后腿上。

沙洛維龍是個(gè)“小個(gè)子”，身長(zhǎng)僅有30厘米，但是卻有一雙“大長(zhǎng)腿”，它的后肢長(zhǎng)度接近甚至超過(guò)身長(zhǎng)。這雙修長(zhǎng)的后肢上連接著寬大的翼膜，展開(kāi)后就是一個(gè)三角形形狀的“翅膀”，沙洛維龍是世界上第一種，也是唯一一種具有三角翼的滑翔動(dòng)物?，F(xiàn)代噴氣式戰(zhàn)斗飛機(jī)上也采用了三角翼結(jié)構(gòu)，實(shí)踐證明，三角翼是一種能大大提高速度的翅膀形狀。而且，沙洛維龍還具有兩對(duì)三角翼，它的前肢上也長(zhǎng)有一對(duì)小小的三角翼。古生物學(xué)家認(rèn)為，這對(duì)小三角翼是起著控制方向和平衡身體的作用。

不過(guò)，盡管有“高精尖”的三角翼加持，沙洛維龍仍然只能滑翔，因?yàn)樗⒉痪邆鋸?qiáng)健的肌肉支持遠(yuǎn)距離的飛行，就像沒(méi)有動(dòng)力的戰(zhàn)斗機(jī)也無(wú)法沖上云霄一樣。當(dāng)然，與同樣滑翔的前輩們相比，沙洛維龍滑翔的速度要快得多，而且后肢翼膜的方式還解放了“雙手”，當(dāng)它垂直滑翔到樹(shù)上的時(shí)候，相對(duì)自由的前肢就可以捕捉小動(dòng)物或者摘取樹(shù)上的食物，大大提高了捕食效率。

“飛天夢(mèng)”實(shí)現(xiàn)

又過(guò)了2000萬(wàn)年，經(jīng)歷了一次次的失敗后，第一類(lèi)飛向天空的脊椎動(dòng)物——翼龍終于實(shí)現(xiàn)了爬行動(dòng)物的“飛天夢(mèng)”。

翼龍的品種很多，按照目前所知，人類(lèi)推測(cè)翼龍的品種超過(guò)100多種。不同種類(lèi)的翼龍大小不一，目前發(fā)現(xiàn)的最小翼龍大約只有蜂鳥(niǎo)的兩倍大，而大型翼龍則跟一架飛機(jī)差不多。盡管體型不同，但翼龍們都有不俗的飛行能力。

早期的翼龍?bào)w型較小，大小與現(xiàn)代鳥(niǎo)兒相近，它們的飛行策略也與鳥(niǎo)兒相同——盡可能“減肥”。目前發(fā)現(xiàn)的最小翼龍——森林翼龍就是使用該策略的佼佼者。

森林翼龍?bào)w長(zhǎng)約9厘米、翼展大約25厘米，為了用小小的翅膀飛起來(lái)，森林翼龍舍棄了一些東西，比如牙齒。別看牙齒很小，但作為身體中為數(shù)不多的硬組織之一，它的重量可是不容小覷的。而牙齒逐漸退化，替代以更加輕盈中空的角質(zhì)喙則是減輕體重的一個(gè)好方法。因此不僅森林翼龍，飛行界的后起之秀——鳥(niǎo)類(lèi)也采用了相同的策略。沒(méi)有了牙齒的森林翼龍，只能以各種小型昆蟲(chóng)為食，反過(guò)來(lái)也導(dǎo)致了它沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間飛行的動(dòng)力來(lái)源。

除了牙齒，森林翼龍還舍棄了一部分骨骼，比如起平衡作用的尾椎骨，這同樣是為了減重。作為補(bǔ)償，森林翼龍全身覆蓋著綿密的毛發(fā)。體表毛發(fā)的出現(xiàn)讓森林翼龍的身體更加符合空氣動(dòng)力學(xué)，減小了飛行過(guò)程中身體與氣流接觸產(chǎn)生的摩擦力，同時(shí)也提高了飛行時(shí)身體的穩(wěn)定性。良好的飛行能力讓小小的森林翼龍?jiān)谏种猩畹蔑L(fēng)生水起。

最大的翼龍，同時(shí)也是最大的飛行動(dòng)物之一——諾氏風(fēng)神翼龍，與它的小伙伴森林翼龍相同，為了減肥也舍棄了牙齒和部分尾椎骨。但減少的這些體重對(duì)于它龐大的身軀來(lái)說(shuō)只是九牛一毛，因此古生物學(xué)家推測(cè)，它一定還有另外的飛行技巧。

目前發(fā)現(xiàn)的風(fēng)神翼龍直立身高直逼長(zhǎng)頸鹿，體重高達(dá)200～300千克，當(dāng)它展開(kāi)膜質(zhì)雙翼飛向天空時(shí)，翼展可達(dá)11米左右。這么大的翼龍，它是怎么起飛的呢？英國(guó)布里斯托大學(xué)的古生物學(xué)家認(rèn)為，風(fēng)神翼龍是通過(guò)強(qiáng)壯的四肢（后肢和翅膀的腕部）蹬地，利用地面提供的反作用力起飛的。一旦脫離地面，風(fēng)神翼龍的翼膜就能很好地掌控風(fēng)力，遨游天空。

翼龍和蝙蝠都是用翼膜來(lái)飛行的，但兩者的翼膜又稍有不同。蝙蝠是用延長(zhǎng)的2～5指來(lái)?yè)伍_(kāi)翼膜的，而翼龍只使用了一根手指，使用一根手指的好處是在空中飛行時(shí)更容易掌握平衡。翼龍的翼膜上覆蓋有多層纖維，其中一種叫做“放射狀纖維”。放射狀纖維極大地提高了翼龍翼膜的抗張強(qiáng)度（材料經(jīng)受拉力而不斷裂的最大應(yīng)力）和韌性。正是因此，翼龍只需要用一根手指控制一片沒(méi)有骨骼參與的膜狀翼，就實(shí)現(xiàn)了其他飛行動(dòng)物運(yùn)用更復(fù)雜的翅膀（比如蝙蝠的多指翼膜和鳥(niǎo)類(lèi)復(fù)雜的羽毛翅膀）才能達(dá)到的效果。

除了翼膜的精巧構(gòu)造，還有研究表明，翼龍的大腦也在飛行的過(guò)程中起到了重要的作用。美國(guó)斯坦福大學(xué)的古生物學(xué)家瑪格·格里森用X光對(duì)翼龍的顱部進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)翼龍已發(fā)育出了部分大腦組織，其中有很大一塊區(qū)域是翼龍的位置和平衡中樞，可以測(cè)量各個(gè)方向上的偏航、轉(zhuǎn)向的微小變化，并且發(fā)出指令，對(duì)翅膀進(jìn)行精確微調(diào)。

起飛后，風(fēng)神翼龍能飛多遠(yuǎn)呢？古生物學(xué)家們制造了風(fēng)神翼龍的模型進(jìn)行風(fēng)洞飛行試驗(yàn)，結(jié)果顯示，翼龍可能不善于非?？焖俚仫w行，但它們的身體結(jié)構(gòu)使得它們很適合在上升暖氣流當(dāng)中慢速飛行。同時(shí)，翼龍?jiān)谶@種低速飛行模式下，能效比是非常高的，不需要很多能量，就可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的飛行。甚至有古生物學(xué)家宣稱(chēng)，風(fēng)神翼龍一次可飛行16000千米。

有志者事竟成，只要愿意為了理想付出努力，終有一天會(huì)成功的。讓我們向堅(jiān)持不懈終于實(shí)現(xiàn)“飛天夢(mèng)”的爬行動(dòng)物致以祝賀吧。