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树栖说地栖说恐龙用什么姿势学会了飞翔

科普小知识2022-03-07 00:29:50
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鸟类被称为“活恐龙”或“飞行恐龙”。通过对世界各地化石的研究,人们发现鸟类是由恐龙进化而来的。这个论点几乎已经成为学术界的共识。但是恐龙是如何脱离地面进化成蓝色天空中的精灵的呢?进化的具体联系是什么?这些问题一直是个谜。

一百多年来,学术界对这个谜有两个推论——树栖理论和陆地理论。树栖理论认为飞行是由栖息在树上的生物在重力作用下通过滑翔阶段形成的。另一方面,陆地栖息地理论认为,生活在地面上的生物在艰难奔跑的过程中学会了飞翔。

最近,在中国辽宁西部发现的四翼恐龙化石震惊了世界古生物学界,为人们理解鸟类的祖先是如何学会飞行的提供了新的证据和视角,也为树栖理论增加了更多的可信度。

■《自然》杂志发表了《起源于中国的四翼恐龙》,为人们理解鸟类的祖先是如何学会飞翔提供了新的证据和视角。

1月23日,英国《自然》杂志刊登了中国科学院古脊椎动物人类学研究所徐星博士及其研究团队的封面文章《四翼恐龙起源于中国》。文章发表后,中外媒体纷纷报道。在不到一周的时间里,徐星博士收到了数百封电子邮件,包括来自各国记者的询问和同事们的祝贺。

包括怀疑者在内的所有人都认为这是一个重要的发现。美国芝加哥大学的古生物学家保罗·塞雷诺教授甚至称其为“一篇里程碑式的论文”。

长期以来,陆地生境理论在学术界占据主导地位。与乔木生境理论相比,它得到了更广泛的认可和接受。徐博士本人也曾倾向于这一结论。

几乎就在《自然》杂志发表《四翼恐龙起源于中国》的同时,蒙大拿大学生物光实验室的肯·戴乐教授在《科学》杂志上的一篇文章中指出,他发现一些年轻的鸟拍打着翅膀帮助它们爬山。基于这一发现,他推测鸟类的祖先在奔跑时通过拍打翅膀来学习飞行。

徐博士认为,从逻辑上讲,教授提出的生境理论是可行的。他说:“对恐龙行为的研究表明,恐龙是生活在地面上的典型奔跑动物。通过对化石的研究,可以推断出恐龙在奔跑过程中进化出了飞行所需的所有结构,并能达到起飞所需的速度。有很好的模型和数据来描述这个过程。”

然而,他补充说,戴乐教授的推测是非常危险的。“我们用现代的眼光来推测古代的行为。古代行为有许多原因,我们不知道。(生境理论)从生物力学的角度来看,这是可行的,但它不一定代表真正的生物进化过程。”

与陆地理论相比,树栖理论也有其自身的优势。几乎所有与滑翔或飞行有关的动物都生活在树上,比如蝙蝠。一般来说,飞行动物祖先的身体结构并不完全适应飞行,所以最初靠重力飞行更容易。徐博士及其同事的论文为这一观点提供了新的证据。

“我们认为鸟类的祖先首先学会了靠重力滑行,然后才开始扑翼飞行。”这是写在纸上的。

■从恐龙前腿和后腿的羽毛形状和排列来看,它们和鸟的翅膀完全一样。

论文发表后,尽管学术界几乎一致给予高度评价,但加州大学伯克利分校的帕丁教授评论道:“这一发现的潜在重要性与始祖鸟相同”;英国利兹大学的进化生物学家雷内博士说,四足恐龙是继始祖鸟之后鸟类进化研究领域最重要的发现,但并非所有科学家都同意徐星等人的推断。

徐博士说,他的一个美国朋友计划组成一个国际团队去中国参观恐龙化石。一些科学家还提出,四翼恐龙化石可以用其他方式来解释,也就是说,四翼恐龙不一定是恐龙进化成鸟类的必要阶段,而可能只是进化过程中的一个侧面分支。

据路透社报道,芝加哥大学的保罗·塞雷诺教授认为,只有在发现了其他腿上长有羽毛的恐龙化石后,小盗龙古(中国的四翼恐龙)才代表了鸟类进化的一个必要阶段。

“它是否代表了所有鸟类都经历过的一种形式,仍然是一个需要激烈辩论的问题。”塞雷诺教授说。

但是徐博士对他们的发现非常有信心。他说研究飞行的起源需要对上亿年前的动物行为进行推测,这是非常主观的,因此也很危险。化石是静止的,有时即使发现了化石也很难做出正确的推断。这就是为什么他们早在2001年就发现了第一个小盗龙古化石,但是为了保证观察的准确性,他们直到收集了六个化石才开始研究。

“从恐龙前腿和后腿的羽毛形状和排列来看,它们和鸟的翅膀完全一样,”徐博士说。“从骨骼特征的分析来看,小盗龙在起源上最接近鸟类,而对两者之间谱系关系的定量分析也可以证实这一点。从进化树的位置来看,四翼的阶段不是侧枝,而是鸟类进化的必要阶段。”

徐博士和他的团队仍在继续他们的研究工作。可以说,不仅是小盗龙顾,其他种类的恐龙也有四只翅膀,这是一种常见的现象许博士说。

据报道,世界上已命名的恐龙有1200多个属,但其中许多是无效的。目前,大约有300到400种恐龙已经被确认。在中国,除了海南、福建和香港、澳门和*,所有地区都发现了恐龙化石。从化石的数量和类型来看,云南、四川、*、内蒙古和辽宁拥有最丰富的恐龙化石资源。特别是近年来,辽宁化石的发现使中国成为世界恐龙研究的中心。

■顾院士以顾志伟院士的名字命名,因为顾院士对热河生物群的研究做出了巨大贡献,热河生物群产生了四翼恐龙。

小盗龙顾生活在1.1亿到1.2亿年前。它长77厘米,前后腿上有一对翅膀。

徐博士说,小盗龙顾可能以昆虫和小蜥蜴为食,大部分时间栖息在树上、在树上爬行或在树间滑行。

“它的前肢和胸骨发育良好,它控制身体的能力很强,而且它的滑行能力也很强。我们怀疑它在滑翔时会做一些调整,轻轻拍打翅膀来帮助它滑翔,”徐博士说。“也许它正在以一种我们还不知道的方式与其他方式结合在一起滑行。”

基于对小盗龙顾的研究,徐博士和他的同事在《自然》杂志的封面文章中写道:“鸟类在进入主动拍打翅膀的飞行阶段之前,必须有一个中间阶段。”这个必要的阶段表明飞机从树上起飞了。

然而,目前只有小盗龙顾是恐龙,可以证明四翼滑翔阶段是鸟类进化的必要阶段。为了代表进化树上的一个必要阶段,需要其他恐龙化石来证明这一点。

至于恐龙化石的命名,徐博士说,发现恐龙化石并撰写相关研究文章的科学家可以根据一定的命名规则随意给恐龙命名。顾院士是以顾志伟院士的名字命名的,顾志伟院士对热河生物群的研究做出了巨大贡献,热河生物群产生了四翼恐龙。

■辽西地区不断发现恐龙化石,如“中华龙”、“原始祖鸟”、尾羽龙、北票龙、中国鸟龙和小盗龙。这些化石都表明恐龙有羽毛。

2001年至2002年间,在辽宁西部朝阳市发现了6具小盗龙古化石,经过半年多的研究,徐博士和他的研究团队撰写了这份关于四翼恐龙的世界著名论文。

“辽西是一个非常有趣和特殊的古生物学研究的地方,”徐博士说。1993年,他开始在辽西研究恐龙化石。

辽西大部分是丘陵和干旱。在这个地区发现的化石通常可以追溯到1.1亿到1.3亿年前。从化石中可以推断出,古代这里曾有山、湖和森林,气候潮湿。

早在20世纪40年代,日本人就第一个在辽西发现脊椎动物化石,包括一些爬行动物和鱼类化石。自20世纪60年代以来,中国老一辈的鱼类专家陆续发现了鱼类化石,直到20世纪80年代。

鸟类化石于20世纪80年代末首次在辽宁西部发现。

从1993年到1994年,辽西发现了距今1.25亿年的有孔虫化石,这在当时是一个非常重要的发现,因为有孔虫的年龄仅次于最原始的始祖鸟。始祖鸟有牙齿,而有孔虫是第一只长喙但没有牙齿的鸟。

自1996年以来,先后在辽西发现了“中华龙”、“原始祖鸟”、“尾羽”、“北漂”、“中国鸟”和“小盗龙”等恐龙化石。这些化石都表明恐龙有羽毛,一些原始的羽毛和一些现代的羽毛。

“这一系列发现是一大进步,因为羽毛和飞行是鸟类的两大特征。羽毛恐龙化石的发现为研究羽毛的起源和鸟类的飞行提供了极其重要的信息。”许博士说。

“虽然每个人都同意鸟类是由恐龙进化而来,有些人预测有些恐龙有羽毛,但以前从未发现化石证据。相反,许多化石证明恐龙像爬行动物一样有鳞片。科学家希望找出恐龙身上的鳞片是如何变成羽毛的,以及恐龙是否有羽毛。

自1996年发现中华龙以来,在辽西地区发现的一系列羽状恐龙化石表明,羽毛在起源于鸟类之前已不再是鸟类的识别特征。