《自然》封面：沒有成為鳥的神秘飛行者
圖1 長臂渾元龍復(fù)原圖 張宗達(dá)繪
撰文 | 栗靜舒
責(zé)編 | 葉水送
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經(jīng)過漫長的演化，恐龍的一支——鳥類，開辟了天空，并繁衍出一個(gè)龐大的家族，數(shù)量達(dá)一萬多種，幾乎遍布地球的每個(gè)角落。而恐龍的另一支——侏羅紀(jì)擅攀鳥龍類（處在以羽翼為特征的鳥類支系上），卻演化出類似蝙蝠的翼膜翅膀，像鳥的同時(shí)又像蝙蝠，是陸生動(dòng)物的早期飛行者。從現(xiàn)有化石材料來看，這類恐龍?jiān)谘莼臍v史舞臺(tái)上，似乎剛一出場，便很快銷聲匿跡。
2019年5月9日，《自然》雜志以封面文章的形式，刊登了中科院古脊椎所王敏、周忠和、徐星等人對(duì)擅攀鳥龍類的最新研究 [1]。研究者發(fā)現(xiàn)了名為“長臂渾元龍”的新恐龍，它“穿著”鳥兒的“羽絨服”，用細(xì)長的第三指撐開可以上天的翼膜。
這是繼奇翼龍之后，我們只有在奇幻世界才能出現(xiàn)的 “拼接” 生物，又一次引發(fā)公眾對(duì)這一支恐龍的好奇心，也使恐龍從陸地到天空的演化事件再次成為關(guān)注的焦點(diǎn)。
何以飛翔
和人類一樣，同是脊椎動(dòng)物的擅攀鳥龍類（包括胡氏耀龍、樹息龍和奇翼龍等），是依靠什么得以上天的呢？讓我們假想自己是一個(gè)魔法師，張開雙臂、伸出雙手，根據(jù)下面的做法比劃一下，也許能獲得一些靈感。
圖2 長臂混元龍骨骼復(fù)原圖
舉起手掌，再輕輕伸出第三指，把它拉長五倍，再把小臂也拉長一些，這樣不必彎腰，指尖就能夠到腳趾了，披上一件翼膜做的“披風(fēng)”，你就做出了擅攀鳥龍類飛翔的姿勢。
圖3 翼龍翅膀示意圖及相關(guān)化石 來源： M. Brock Fenton（2001），S. Christopher Bennett（2005）
或者伸出無名指，以同樣的方式撐開這件翼膜披風(fēng)，就成了翼龍的飛翔姿 [2,3]。
圖4 蝙蝠翅膀示意圖相關(guān)圖片 來源：M. Brock Fenton（2001）
再者，將大拇指收起，讓另外四根指頭延長，覆蓋上翼膜，我們就可以像蝙蝠一樣獲得飛行能力。
這三種披膜飛行動(dòng)物雖然屬于不同的動(dòng)物門類，但都演化出加長的手骨、指節(jié)骨以及膜質(zhì)翅膀。和擅攀鳥龍親緣關(guān)系近的鳥類，也有很多類似的特點(diǎn)。不過，它們的手指不需要延長，只要在三個(gè)指頭和小臂上纏上羽毛，就基本復(fù)原出它們飛翔的部分樣子。
圖5 鳥類翅膀示意圖 來源：M.Brock Fenton（2001）
除了骨骼特征，還有一個(gè)不得不提的飛行要素就是它們的翅膀——羽毛和翼膜。鳥類的翅膀上布滿了片狀羽毛，這對(duì)于飛翔的好處不言而喻。除此之外，羽毛還可以御寒，以及抵御紫外線的傷害。翼膜并不具備這些功能，比如有翼膜的大多數(shù)蝙蝠是夜行動(dòng)物，有著冬眠的習(xí)慣。但翼膜的好處也不勝枚舉，其靈活性和可折疊性可以讓蝙蝠展示許多高超的飛行姿勢，這是很多鳥類無法比擬的。
所以，擅攀鳥龍類雖然沒有成為鳥，但就飛翔的“裝備”而言，并不遜色。
為何飛翔
天空帶給生物無限的可能性，在這里既能躲避天敵的捕殺，還能尋找更多的食物。然而，飛翔也并不總是一件特別劃算的事情，是需要付出額外的代價(jià)，需要增加翅膀的表面積，需要改變累贅的沉重骨骼，以及加大肺活量，在飛行起源時(shí)，鳥類及其親緣關(guān)系相近的非鳥恐龍顯示出不同的前肢加長過程。
飛行可以說是自然選擇的結(jié)果，不能說是學(xué)習(xí)的結(jié)果，就算人類喜歡飛翔，一直飛，也練不出來飛行的能力。
翼龍和擅攀鳥龍生活的時(shí)代，會(huì)飛的還有翔獸 [4]、古鳥類以及另外一些并沒有被保存下來的飛行者。面對(duì)同一片藍(lán)天以及相似的生存壓力，在各個(gè)門類偶然的基因變異者中，自然選擇將向天空這個(gè)空閑的生態(tài)位躍躍欲試的動(dòng)物保存了下來，導(dǎo)致空中曾經(jīng)一度變得擁擠不堪。競爭之慘烈，想較之陸地也是有過之而無不及吧。
圖6《自然》封面上的遠(yuǎn)古翔獸（1.25億年前會(huì)飛的哺乳動(dòng)物）復(fù)原圖
那么，擅攀鳥龍類雖然也可以飛翔，能不能適應(yīng)當(dāng)時(shí)的生態(tài)環(huán)境都難以預(yù)測，更不用說在此之后是否擁有安居樂業(yè)、種群繁盛的希望。
飛翔之后
同樣是獲得了飛行能力，鳥類繁衍至今，擅攀鳥龍類卻過早地消失，二者似乎形成了鮮明的對(duì)比。其實(shí)不僅僅是擅攀鳥龍，一同滅絕的還有那些會(huì)飛的哺乳動(dòng)物以及天空中過氣的霸主——翼龍。
即使具備了飛行能力，真正想要活得長久，既要依靠自然選擇去檢驗(yàn)其適應(yīng)水平，還需要那么一點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)氣。在躲過了中生代晚期的生物大滅絕后，鳥類中的各類基因變異者不斷地填補(bǔ)著各種生態(tài)位的空白，也使得飛翔的能力不僅僅局限在空中，如企鵝的祖先能上天，在恐龍滅絕后不久，它們依然保留著鳥類親戚的結(jié)構(gòu)，在同樣是流體的海洋中，展翅“飛行”。
顯然，鳥類在選擇壓力之下，不斷地?cái)U(kuò)展空間，或飛上天空、提高飛行效率，或回到地面，甚至進(jìn)入水里，最終成為我們看到現(xiàn)在這番繁榮景象。
參考文獻(xiàn)
[1]. Wang M A new Jurassic scansoriopterygid and the loss of membranous wings in the ropod dinosaurs. Nature. 2019. doi:10.1038/s41586-019-1137-z.
[2]. Fenton, M. B. (2001). Bats, revised edition. New York, NY: Facts on File Inc.
[3]. Bennett, S. C. (2015). New interpretation of the wings of the pterosaur Rhamphorhynchus muensteri based on the Zittel and Marsh specimens.Journal of Paleontology, 89(5), 845-869.
[4]. Yuanqing Wang, Yaoming Hu, Jin Meng,and Chuankui Li, An Ossified Meckel's Cartilage in Two Cretaceous Mammals andOrigin of the Mammalian Middle Ear. Science, 294: 357-361.
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