——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報
在關(guān)于對藍(lán)天的渴望方面,人類和恐龍并沒有什么區(qū)別。
為了能飛到天上去看看,人類進(jìn)行了大量的嘗試,最終發(fā)明了飛機(jī);而恐龍在其演化歷程中,也曾進(jìn)行過大量意想不到的適應(yīng)飛行的嘗試——比人類更甚的是,它們連自己的樣子都改變了。
5月9日,《自然》雜志的封面文章發(fā)表了中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所科研人員的一項研究成果,他們發(fā)現(xiàn)了一種生活在侏羅紀(jì)的長著膜質(zhì)翅膀的恐龍,它為恐龍的飛行演化補(bǔ)上了缺失的一環(huán)。
撲朔迷離的“四不像”
在脊椎動物里,翼龍、鳥類和蝙蝠都能飛,但它們的演化過程是獨立的,各自的飛行結(jié)構(gòu)也是形態(tài)迥異的。
相較翼龍和蝙蝠不完整的化石記錄,隨著不斷發(fā)現(xiàn)的帶羽毛恐龍和早期鳥類化石,得益于我國中晚侏羅世的燕遼生物群和早白堊世的熱河生物群,有關(guān)鳥類飛行起源這一重要科學(xué)問題取得了重要進(jìn)展。
“尤其是恐龍家族里最為怪異的類群——善攀鳥龍類的發(fā)現(xiàn),為我們揭示出了一條令人匪夷所思的征服藍(lán)天之旅?!敝锌圃汗偶棺邓芯繂T徐星說。
善攀鳥龍類的形態(tài)十分奇特,它們的頭骨高聳、四肢纖細(xì),很像是恐龍和鳥類的“混合體”,一度被認(rèn)為是跟鳥類具有最近親緣關(guān)系的獸腳類恐龍。
迄今為止,這類生活在中—晚侏羅世的恐龍只發(fā)現(xiàn)了三個屬種——寧城樹棲龍、胡氏耀龍和奇翼龍。這類恐龍的標(biāo)本也是要么不完整,要么屬于幼年個體,大量形態(tài)特征難以觀察,令其在演化樹上的位置撲朔迷離。
尤其是2015年徐星等命名的奇翼龍,更為這一類群增添了神秘色彩。奇翼龍的前肢長著翼膜,還具有一根棒狀長骨,這樣的長骨在其他恐龍(包括鳥類)中都沒有類似的結(jié)構(gòu)。徐星推測,奇翼龍“可能是以滑翔為主,輔助以撲翼飛行”。
然而,奇翼龍的標(biāo)本也只發(fā)現(xiàn)了一件,保存同樣并不完整,因此對于棒狀長骨和翼膜的結(jié)構(gòu),學(xué)界依然存有爭議。
“神助攻”現(xiàn)身
2017年,中科院院士周忠和帶領(lǐng)團(tuán)隊在遼寧晚侏羅世地層考察時,獲得了一件新化石。經(jīng)過長達(dá)一年的室內(nèi)修理、實驗和對比研究,研究團(tuán)隊認(rèn)為它是一種新的善攀鳥龍類,科研人員將其命名為長臂渾元龍。
“這只長臂渾元龍是目前已知最完整的善攀鳥龍類化石,它提供了大量形態(tài)和生態(tài)學(xué)信息?!敝苤液驼f。
這只生活在距今約1.63億年的渾元龍體長約32厘米,體重約306克,在很多形態(tài)方面明顯不同于其他善攀鳥龍類,卻具有原始鳥類那樣的尾綜骨。這種縮短的尾骨能進(jìn)一步將身體重心前移,有利于在飛行或滑翔時保持穩(wěn)定。
更重要的是,研究人員在渾元龍上發(fā)現(xiàn)了和奇翼龍相似的棒狀長骨和翼膜,這一新發(fā)現(xiàn)為棒狀長骨和翼膜在善攀鳥龍類中的出現(xiàn)提供了確鑿無疑的證據(jù)。
“此外,渾元龍體內(nèi)保存有胃石和疑似尚未完全消化的骨質(zhì)胃容物,這是在善攀鳥龍類中首次發(fā)現(xiàn)的與食性相關(guān)的證據(jù),我們推測它是雜食性的?!敝锌圃汗偶棺邓芯繂T王敏說。
渾元龍的前肢異常加長,甚至超過了中生代多數(shù)鳥類。研究人員在對比恐龍前肢時,發(fā)現(xiàn)善攀鳥龍類的前肢比例構(gòu)成非常奇特,那么,這樣的差異是否與翼膜的出現(xiàn)有關(guān)?
驚鴻一瞥
為了證實這一猜測,王敏對包括鳥類在內(nèi)的中生代虛骨龍類進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系主成分分析研究。
他們發(fā)現(xiàn),善攀鳥龍類前肢的加長主要源自肱骨和尺骨;在鳥類、馳龍類或者傷齒龍類中,則是掌骨的加長,而這些類群的前肢是具有羽毛翅膀的。
因此研究人員推斷,善攀鳥龍類通過加長的肱骨和尺骨、第三手指,與棒狀長骨來附著膜質(zhì)的翅膀,而鳥類、馳龍類和傷齒龍類則需要較長的掌骨來附著飛羽。至此,“膜質(zhì)翅膀+短掌骨”和“羽毛翅膀+長掌骨”兩種截然不同的身體結(jié)構(gòu),為人們展現(xiàn)出了兩種不同的飛行模式。
然而,長臂渾元龍等善攀鳥龍可能只是動物飛行演化中的一次短暫嘗試?!耙驗橐阎纳婆束B龍類均生活在晚侏羅世,在此之后的白堊紀(jì)恐龍中,這種類似的膜質(zhì)翅膀就再也沒有出現(xiàn)過了?!蓖趺粽f。
但在歷史長河的對岸,由飛羽構(gòu)成的翅膀卻一直延續(xù)到了白堊紀(jì),歷經(jīng)漫長的演化形成了鳥類的羽翼,最終成功征服了藍(lán)天,并逐漸演化出多樣性最為豐富的現(xiàn)生四足動物。
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