恐龍如何變?yōu)貘f？

云開

現(xiàn)在已經(jīng)有許多證據(jù)證明鳥類是恐龍的后代，可這件事還是讓人有些難以接受。確實，恐龍是陸上霸主，身披鱗甲、滿嘴利齒，實在跟那些彩裳加身、喙尖無齒的天上飛禽一點也不相像?？铸埵侨绾伍L成鳥類的呢？

恐龍一直是為飛行而生的，盡管許多恐龍從未離開過地面，但它們?nèi)匀粨碛羞m于飛行的基本結(jié)構框架。

在恐龍之前和之后，大多數(shù)四足動物的重心位于胸部區(qū)域，它們需要大量的能量才能用后肢將自己抬高，這使得它們很難輕松地直立。而恐龍的重心距離臀部不遠，臀部之前相對較短的軀干被更堅實的下半身以及長尾巴所平衡，就像一個省力杠桿一樣。因此以臀部為支點，恐龍可以毫不費力地用后肢站立，哪怕是不那么健壯的后肢也可以支撐身體的絕大部分重量。這樣一來，恐龍就可以將前肢騰出來進行其他活動，這是恐龍打敗其他動物的一大優(yōu)勢。

恐龍的前肢空閑之后可以進行一些諸如采集果實、擒拿獵物的活動，時間一長，前肢就變得越來越靈活，最明顯的轉(zhuǎn)變是原本筆直的腕骨逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢孕D(zhuǎn)的腕骨，甚至可以將前肢伸到后背上撓癢癢。鳥類繼承了這種“半月形腕骨”，能將前肢向后彎曲到腕部，更靈活地扇動翅膀，幫助它們飛上高空。

恐龍和鳥類的頭骨很相似

鳥類還從恐龍身上繼承了許多有助于飛行的骨骼結(jié)構：偷蛋龍類和馳龍類的恐龍具有肋骨鉤狀突，可以連接肩胛骨的肌肉，這種發(fā)達的胸骨為鳥類提供了肌肉的附著面，是飛行動力的來源;在偷蛋龍類和似鳥龍類的骨骼化石中，人們發(fā)現(xiàn)其具有由特定椎骨融合形成的綜薦骨和尾綜骨，前者會使背部變硬，有助于飛行，后者則為尾羽的生長提供了支架。

發(fā)達而突出的胸骨不僅有利于發(fā)展更強勁的胸肌，還為一種獨特的呼吸器官——氣囊提供了空間，有了氣囊，鳥類得以使用雙重呼吸這種高效的呼吸方式，而這種呼吸方法很可能來自恐龍。

英國的一個研究小組研究了4種現(xiàn)代鱷魚和29種鳥類的空腔，并將它們的結(jié)構與16種恐龍的結(jié)構進行了比較。在比較了掃描結(jié)果之后，他們發(fā)現(xiàn)恐龍的椎骨比鱷魚的椎骨更像鳥類。許多恐龍，包括迅猛龍和棘龍，都有肋椎骨關節(jié)，也有與鳥類相同的脊椎和肋骨。更重要的是，人們在蜥腳類和獸腳類恐龍化石中發(fā)現(xiàn)了氣囊存在的證據(jù)，其中氣腔龍除了在脊椎骨上，還在叉骨、腸骨和腹肋等骨骼上有氣囊存在的痕跡，顯示出它具有和鳥類非常接近的氣囊系統(tǒng)。

沒有氣囊的生物在吸入空氣和呼出空氣時使用的都是同一個通道，這意味著一次呼吸過程很難完全利用吸入的氧氣或徹底清空廢氣。而有了氣囊，就相當于多了一個中轉(zhuǎn)站，吸入身體的空氣會被暫時儲存在氣囊中，分批運到肺部直到被完全利用，廢氣也得以被分批完全排出體外。

氣囊除了有助于氣體交換外，還具有散熱的重要功能?？铸埖臍饽冶椴既?，可以直接從內(nèi)臟吸收熱量，然后通過呼氣帶出體外。骨骼中的氣囊也有利于減重，氣囊分擔了骨骼的一部分承重任務，骨骼可以被簡化為一系列中空的結(jié)構，并盡可能減少不必要的多余骨頭。

高效的呼吸方式、高效的散熱系統(tǒng)和輕巧的骨架結(jié)構，所有這些有利于飛行的特征，鳥類都是從恐龍身上繼承來的。

鳥類的羽毛對飛行至關重要，幾乎所有鳥類都長有羽毛，而現(xiàn)在，越來越多的發(fā)現(xiàn)顛覆了我們以往對恐龍的印象：大多數(shù)恐龍其實也都有羽毛。

幾十年前，人們將恐龍長羽毛當作一件稀奇的事，每當挖掘到有羽毛的恐龍都會大肆報道一番，比如1861年發(fā)現(xiàn)的始祖鳥、1996年發(fā)現(xiàn)的中華龍鳥等。從名字也可以看出來，人們認為這些長有羽毛的動物與其說是恐龍，還不如說是鳥類，人們?nèi)圆桓蚁嘈趴铸堃灿杏鹈?。可現(xiàn)在，我們才知道，恐龍長羽毛并不是特例，而是普遍現(xiàn)象。比如鸚鵡嘴龍，它是一種有角的小恐龍，古生物學家們發(fā)現(xiàn)它的尾巴上生長著類似鵝毛一樣的細絲;來自俄羅斯的庫林達奔龍，它幾乎被羽毛狀結(jié)構覆蓋;大型的肉食性恐龍羽王龍身上長有華麗的羽毛;等等。

這些飛得不好的家伙都渾身長滿了羽毛，由此可以推測，也許所有恐龍或多或少都長有羽毛。最開始，恐龍將羽毛用于保存熱量，這使得原本是變溫動物的恐龍基本能保持體溫恒定。隨著時間的流逝，恐龍的羽毛開始分支形成各種新形狀，變得更加華麗，它們的作用又多了一項——社交和求偶。還有研究發(fā)現(xiàn)，羽毛可能有更多作用，比如在奔跑時羽毛可以幫助保持平衡，提高奔跑速度;羽毛還有助于捕獵，手臂上長有羽毛的恐龍可能像現(xiàn)代猛禽一樣——壓制小獵物時通過揮舞羽毛迷惑獵物，增加抓握力。當然，羽毛到了鳥類身上，作用就變得更加豐富多樣了。

可是，即使恐龍擁有上述所有特征，這群動輒幾十上百噸的“胖子”仍然無法飛上高空，“瘦身”勢在必行！

事實上，為了上天，恐龍“瘦身”的瘋狂程度一點兒都不遜色于愛美的人類。2014年，澳大利亞、英國和意大利等國的研究人員根據(jù)120種恐龍的1500多個解剖特征，構建復雜的數(shù)學模型分析了恐龍在進化過程中的體型變化。分析結(jié)果顯示，獸腳類恐龍當中的一支，它們的體型一代一代地縮小，在如此“瘦身”5000萬年后終于進化成了鳥類——2.1億年前其平均體重為163千克，當進化到始祖鳥時已經(jīng)降至0.8千克。

獸腳類恐龍又是如何成功“瘦身”的呢？研究者發(fā)現(xiàn)在獸腳類恐龍身上，發(fā)生了一個奇妙的進化過程——幼態(tài)延續(xù)。幼態(tài)延續(xù)指的是物種把幼年的、甚至胎兒期的特征，保留到幼年以后甚至成年期的現(xiàn)象。比如人類新生兒體毛稀疏、頭大，大腦學習能力強，到了成年后，這些特征依舊保留，就是一種幼態(tài)延續(xù)現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，獸腳類恐龍也發(fā)生了幼態(tài)延續(xù)，它們出生后，從幼年到成年，體形不怎么長大，甚至有些部位還會縮小。成長過程中，獸腳類恐龍的面部、骨骼在萎縮變小，腿骨也不斷地變得纖細，但是眼睛、腦部卻一直在發(fā)育。獸腳類恐龍正是借助這一過程，保留了童年時期的小體型，從而瘦身成功，創(chuàng)造了一個進化奇跡。

一些恐龍的身體逐漸變小，長得也越來越像鳥類：骨骼中空，身體輕盈;前肢更加靈活，能像鳥翼一樣拍打;氣囊遍布全身，既有利于呼吸也有利于散熱;體表長出了美麗的羽毛，不再披著鱗片或鱗甲。為了更好地隱藏自己，全身覆羽的恐龍會將自己藏在樹上。這些樹棲的恐龍在樹木之間跳躍、降落，久而久之，恐龍學會了如何使用它們長有羽毛的翅膀在空中停留更長時間——因此成為了鳥類。

恐龍及其直系親屬花了數(shù)百萬年時間為飛行做好了各種準備：極簡的骨骼架構、前衛(wèi)的氣囊結(jié)構、時尚的羽毛霓裳和瘋狂的瘦身速度等，這一切最終造就了現(xiàn)今翱翔于天的鳥兒。