我们仍然不知道动物是如何进化出飞行能力的

我们仍然不知道动物是如何进化出飞行能力的

《恐龙之谜》深入探究了“可怕蜥蜴”的秘密,以及让古生物学家彻夜难眠的所有问题。

我们仍然生活在恐龙时代。鸽子、企鹅和鹧鸪都是 6600 万年前小行星撞击地球后唯一幸存下来的物种。至少有一些恐龙仍然生活在我们中间,这一认识为古生物学提供了比该领域的创始人想象的更深层次的知识。我们对现存恐龙的了解可以帮助我们更好地了解我们只能通过化石接触到的物种。但是,尽管我们可以从迅猛龙之类的祖先追溯鸟类的起源,但这个故事中有一个关键部分我们还没有完全理解。小盗龙等恐龙究竟是如何进化出飞行能力的?

飞行的定义可能有点棘手——它不仅仅是在空中移动。毕竟,有袋动物、青蛙、蛇和其他动物能够滑翔很长的距离。飞行是更具体的事情,不仅需要进化出翅膀,还需要翅膀的拍打动作。看着一只乌鸦拍打翅膀飞过,你会看到一只恐龙展示着一次又一次翅膀拍打来保持飞行的精确机制。古生物学家面临的问题是恐龙是如何从在地上奔跑的陆生爬行动物变成羽毛般飘动的奇迹的。

始祖鸟是已知最早的鸟类,大约有 1.5 亿年历史,但它能提供的帮助有限。当这块化石在19世纪末被发现时,人们很快在其骨骼周围发现了片片羽毛,这表明这种恐龙曾在史前巴伐利亚的森林中翱翔。然而,随着时间的推移,始祖鸟属的生物开始看起来笨拙而不符合空气动力学。这种鸟类祖先的飞羽不对称,前缘较浅,这是动力飞行的关键适应性变化——但其骨骼解剖结构看起来并不像我们现在看到的现存鸟类那样能够飞行。这一矛盾导致了一场长期的争论:始祖鸟是主动拍打翅膀飞向空中,主要靠滑翔,还是甚至使用了与其现代亲戚不同的飞行方式。无论答案是什么,这个谜团的答案不能仅仅依靠它的骨骼。随着更多长羽毛恐龙物种被发现,这一事件也变得更加复杂。

自 20 世纪 90 年代中期以来,古生物学家发现了几十种长有羽毛的恐龙。它们中的许多都是中生代鸟类的近亲,或者具有与飞行相关的适应性,包括小盗龙,它的腿部和手臂上都有长羽毛。事实上,古生物学家认为动力飞行在恐龙中至少进化了三次:一次在鸟类中,两次在它们的近亲恐龙中,如Rahonavis ostromi 。这还不包括那些由于解剖结构使其比其他物种更符合空气动力学,但仍然不能通过拍打翅膀保持飞行的长有羽毛物种的数量。鸟类及其祖先的飞行相关特征并非整齐有序的模式,而是一片混乱。

这改变了飞行动物的整个背景故事。直到最近,长有羽毛的恐龙还被视为飞行进化阶段的代表。现在古生物学家必须弄清楚它们是如何独立进化出飞行的,无论是在鸟类还是长有羽毛的非鸟类恐龙中。始祖鸟的祖先所走的路可能与小盗龙拉霍纳维斯的前辈所走的路不一样。

专家们对飞行的起源提出了许多想法,但都无一例外。这些假设大致分为“从地上进化”和“从树上进化”两种,大多数古生物学家倾向于解释,重点是生活在地面的、类似迅猛龙的鸟类祖先如何进化出飞行能力。也许长着羽毛的鸟类祖先会追逐昆虫,跳跃着追赶它们,并试图用手臂上的羽毛捕捉它们,这将有利于恐龙能够在空中停留更长时间。或者飞行始于滑翔,恐龙爬树在森林中飞翔,这将使那些能够拍打手臂的恐龙有优势,可以飞得更远。现代鸟类的行为也提供了一些线索,比如石鸡在爬坡时拍打翅膀以更好地保持身体稳定的方式。

关于飞行恐龙如何进化的每一个假设都集中在我们在生活中无法观察到的动物的行为上。专家们必须从羽毛、骨骼、飞行的普遍力学以及当今鸟类如何设法飞到空中并停留在那里来寻找尽可能多的线索。虽然可以根据骨骼力学和其他推断细节进行风洞实验来计算始祖鸟在飞行时的表现,但史前物种所能做的事情和它在中生代的实际行为之间总是存在差异的。进化并不是朝着特定结果的整齐进展,而是一个充满重复、死胡同和多样性的不断变化的故事。

恐龙如何进化出飞行能力这个谜题不可能只有一个答案,因为科学家们需要考虑的案例不止一个。无论是鸟类还是非鸟类恐龙,每个谱系的历史都必须根据自己的情况进行研究。更重要的是,这个关于第一批飞行恐龙的基本问题只会引发更多的问题,即是什么导致不同地点和时间的不同恐龙,相隔数英里和数百万年,进化出类似的能力。翼龙是一种与恐龙有关的毛茸茸的飞行爬行动物,它在始祖鸟出现前 5000 多万年就统治了天空,所以在恐龙流行之前,地球上并非没有飞行能力。我们现在推断的关于飞行恐龙如何获得其惊人能力的故事比 20 年前要复杂得多。当您看到一只家朱雀停在喂食器上,或一只红头美洲鹫在热气流中缓慢翻腾时,您就瞥见了化石记录中仍隐藏的最大秘密之一。

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