重回白垩纪,阳光照耀的午后,蔚蓝的天空,茂密的森林,低矮的灌木丛混杂着泥土的芬芳,一只欢快的恐龙在树枝之间跳跃。它轻轻地跳到地面,接着迎风在空气中滑翔,最后居然鼓翼飞翔到蓝天。从恐龙到展翅高飞的鸟儿,飞与不飞的问题引起了我们的思索……
鳞片 羽毛
随着“龙”霸天下的结束,这些可爱的精灵传奇般地在地球上获得了一席之地,从此占据了一个广阔的生存空间,这其中的功劳莫过于羽毛的进化,虽然人们普遍认为羽毛的出现最初并不是为了飞行。人们常常称赞羽毛的斑斓,却也没有忘却它的强韧和柔软,以及它造就鸟类那流线型的身躯,展开如伞的翅膀。正是大自然的这种杰作,鸟类在空气中自如而惬意地上升、下降、前进。因此关于羽毛的起源也像鸟类起源和飞行起源一样,引起了科研人员的关注。
无论是遥远的白垩纪还是侏罗纪,留给现代人类的只有那艺术般的化石。古老的化石里只留下了蛛丝马迹,尤其对于羽毛或皮肤衍生物的化石,它只以印痕或矿物结构的形式(只能通过颜色区别于周围的岩石)保存在石板上,即使这样,对科研人员来说也是一笔不菲的财富。
1996年,在中国辽西热河生物群中发现了中华龙鸟的化石,开始以为是一种原始鸟类,其实它是生活在白垩纪早期,距今大约1.3亿年前的一类恐龙。中华龙鸟有家鸡那么大,高高地昂着头,翘着尾巴,头很大,满嘴长着带有小锯齿的尖锐牙齿,前肢非常短,尾巴却出奇的长。中华龙鸟身上长有类似羽毛的“皮肤衍生物”,其特征与现代鸟类羽毛有几分相似,所以这种小型兽脚类恐龙上的毛状物就非常容易地被认为是一种原始的羽毛。但仅此而已,如果说这些毛状物就是羽毛和鳞片的过渡还尚显牵强。
我们不得不承认辽西在恐龙时期的繁华,因为这里的岩层像是一本保存了上亿年的古书,不断揭开一个又一个未解之谜。1998年,辽西地区又发现了一种带羽毛的恐龙化石:尾羽龙化石。
尾羽龙,如同它的名字一样,尾部顶端长着一束扇形排列的羽毛,在它的前肢上也长着一排飞羽。这些羽毛具有明显的羽轴,也发育有羽片,总体形态和现代羽毛非常相似,唯一的区别在于它的羽片是对称分布的。这种既似“毛”状物,又似典型鸟类羽毛的皮肤衍生物使鳞片到鸟类羽毛的进化链越来越清晰地展现在人们的面前。
好像离答案越来越近了,因为原羽鸟化石出现了。它带给我们又一种崭新的羽毛类型,它具有一对中央尾羽,其近端缺少羽枝状的分支结构,羽轴两侧为均质的羽片结构;在它的远端部,分化出和飞羽相似的羽枝,这种结构与更原始的孔子鸟的尾羽较相似。而它的飞羽及绒羽应该与其他鸟类相似。鸟类羽毛早期演化的历程好像就此掌握在人类手中了,如果你查看2000年12月8日的美国权威科学期刊《科学》,就可以再次体会这历史性的发现。
羽毛 翅膀
鳞片进化成羽毛,或许就是在同时,或者稍后于羽毛的形成,大自然又创造出完美得无懈可击的翅膀。
翅膀是飞行器官,毫无疑问,翅膀的形成是和飞行起源紧紧联系在一起的。
“如果长有羽毛的前肢有力地拍动在捕食猎物的任何阶段都起着产生升力的作用,那么增大廓羽从而增加表面积,无疑会在攻击猎物中自身产生升力。基于这点,对增进这些有利于拍动、有利于跳跃攻击猎物等这些特征的选择而言,这是进化上的一小步。”这是飞行起源地栖学说代表人美国古生物学家奥斯特罗姆关于翅膀形成的一段话。他认为,正是由于鸟类祖先在奔跑过程中前肢的有力拍动,引起它们身体的皮肤衍生物、骨骼、肌肉和神经的一系列相应变化,使得前肢具有强大的外展能力,从而把前肢预适应成“原始的翅膀”。
飞行起源树栖学说则有不完全相同的解释,鸟类的远祖为了减少从高处跳到地面的损伤,不断地调整身体的姿势。如果平展着身体,增加身体相对于降落方向的面积,显然可以增加空气的阻力,降低降落的速度,从而减弱了身体所受到的冲击力。试想,鳞片逐渐地延长,四肢和原始羽毛行成的截面也会越来越大,水到渠成的就是从降落到滑翔。对于获得滑翔能力的原始鸟类而言,如果翅膀的形状有利于滑翔,翅膀的拍动能使滑翔的距离增长,大自然肯定会让它趋于完美,从鳞片到羽毛的进化完成,四肢和鳞片也完成了到翅膀的演变。
中国鸟龙前肢上长有原始的羽毛,同时,它的前肢已经不再像多数兽脚类恐龙一样向前腹伸展,而是像鸟类的翅膀一样向上、向侧面伸展,这些骨骼形态结构的转化是鸟类拥有飞行能力的基础,专家称为典型的“预演化模式”,尽管,中国鸟龙并不能飞行,但它离真正鸟类的距离只有一步之遥了。
始祖鸟是鸟类的祖先,并生活于侏罗纪的基末利阶,距今约1亿5千5百万到1亿5千万年。科研人员研究了始祖鸟的翅膀,这是被公认最原始的鸟。始祖鸟的羽毛和骨骼都保存得非常完美,已经非常完好地展示出了它椭圆形的、符合空气动力学的外形轮廓。同那些树栖生活的现代鸟类一样,它的翅膀已经同时具有了基本的拍动和滑行的功能。
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