幾十噸的恐龍如何飛上枝頭

付麗麗

前不久，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所（以下簡稱“中科院古脊椎所”）科研團隊通過對采集于遼寧、距今1.63億年的“長臂渾元龍”的化石進行研究發(fā)現，在恐龍向鳥類演化時，飛行器官除了長有羽毛的翅膀，還有像蝙蝠一樣的膜質翅膀。長臂渾元龍屬于擅攀鳥龍類，它體長約32厘米、體重約306克，雖然還沒鴿子大，卻能用蝙蝠般的翅膀滑翔，仿若恐龍里的“蝙蝠俠”。這無疑揭開了鳥類是由恐龍演化而來的冰山一角，顯示了恐龍演化為鳥類的過程遠比我們過去認知的要復雜。

恐龍可能就在你頭上

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

從1861年開始，古生物學家陸續(xù)發(fā)現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系。化石顯示，始祖鳥的手與現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，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，到了侏羅紀，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。到了侏羅紀中晚期，一些獸腳類恐龍就已經和早期鳥類非常相似了——它們的尾巴很短，前肢明顯變長，并且半側向折疊，能夠像鳥翅一樣側向拍打。

徐星還表示，恐龍骨骼的微觀結構也顯示了它們和鳥類的相似性。通過觀察不同種類的恐龍骨骼切片，人們發(fā)現恐龍總體上更接近鳥類，它們的生長速度明顯快于大多數爬行動物。這種快速生長方式一般見于內溫動物（即我們常說的熱血動物），這指示恐龍有著和現代內溫動物相似的生理特征。這種推測得到了其他證據的支持。比如，發(fā)現于中國遼西的寐龍化石顯示，這種恐龍和鳥類一樣，睡眠時會把嘴部藏于翅膀下面來保溫;研究人員對坦桑尼亞和美國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℃。

“現在普遍認為，鳥類就是恐龍的一支，當今地球上一萬多種鳥類就是活著的一萬多種恐龍。”徐星說。

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關鍵的變化，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怎樣飛向藍天。

徐星表示，從體型大小的角度看，恐龍當中的蜥腳類和鳥類中的蜂鳥是脊椎動物大家族中的兩極，人們很難把這兩類體型大小差別如此巨大的生物聯系起來，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物到體型小巧的天之驕子，這需要在形態(tài)和生理上產生許多巨大變化，這樣一個過程確實難以想象。然而，許多化石證據顯示，這一過程確實發(fā)生了。

2014年，澳大利亞、英國和意大利等國的研究人員根據120種恐龍的1500多個解剖特征，構建出復雜的數學模型，分析了恐龍在進化過程中的體型變化。分析結果顯示，獸腳類恐龍當中的一支，它們的體型一代一代地縮小，“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，當進化到始祖鳥時體重已經降至0.8千克。研究者還發(fā)現，在獸腳類恐龍中發(fā)生了一個奇妙的進化過程——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，還要會飛，因為鳥類飛翔靠的是翅膀。那么，恐龍是如何“長”出翅膀的呢？

此前，古生物學家在我國遼寧建昌發(fā)現了約1.6億年前的近鳥龍化石。徐星說：“近鳥龍長而粗壯的前肢上長著飛羽，排列方式類似鳥類飛羽，這說明翅膀的雛形在至少1.6億年前就在恐龍身上出現了。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構。”

2015年的一個發(fā)現改變了鳥類飛行起源依賴由飛羽組成的翅膀的觀點。這一年，徐星和他的同事一起在山東天宇自然博物館發(fā)現了“奇翼龍”化石，它的腕部有一根棒狀長骨結構。類似結構從來沒有在其他恐龍化石中發(fā)現，卻在一些會飛的四足動物的腕部、肘部或踝部附近存在，這些動物包括蝙蝠、翼龍和鼯鼠等。在這些動物中，這種棒狀結構都支撐著皮膜翼，用于飛行或者滑翔。在奇翼龍化石上也發(fā)現了殘缺的翼膜。這意味著奇翼龍的翅膀像蝙蝠和其他會飛的四足動物一樣，主要由皮膜翼構成，而不是像鳥類及其近親那樣主要由羽毛構成。這些形態(tài)特征顯示，“奇翼龍顯然不是一個具有競爭力的飛翔者，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”。

綜合這些化石證據你會發(fā)現，恐龍變成鳥類可能經歷了這樣一個階段，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;腦顱膨大，行動敏捷;前肢越來越長，能像鳥翼一樣拍打;它們的體表長出了美麗的羽毛，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尋找食物而轉移到樹上生存。這些樹棲的恐龍在樹木之間跳躍、降落，慢慢具備了滑翔能力，并最終能夠自主飛行。不過，在這個過程中，也發(fā)生了許多我們想象不到的事情，比如出現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，這些恐龍彰顯了進化的復雜性。

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