第一批真正的飞行动物在学会飞翔之前先学会行走

“翼龙能够飞行只是它们故事的一部分。”
an illustration of a pterosaur with a short tail walking with legs and its wings on the ground
像Balaenognathus这样的短尾翼龙适应了陆地生活。这种奇特的生物颚部拥有近500颗针状牙齿,它们很可能用这些牙齿在浅水中滤食微小食物,这与现代火烈鸟的进食习性相似。 Rudolf Hima

翼龙凭借其令人生畏的翼展统治了中生代的天空。但首先,它们需要在地面上行走。一项于10月4日发表在《当代生物学》杂志上的研究发现,它们在早期树栖和陆栖生活中手脚的适应性变化,很可能在它们空中统治地位翼展可达32英尺的进化中发挥了重要作用。

鸟类出现很久之前,翼龙就是第一批真正的飞行脊椎动物。虽然它们在中生代(约2.52亿至6600万年前)以其飞行能力而闻名,但它们在非飞行状态下的生活地点和方式却差异很大。

在这项新研究中,来自英国莱斯特大学的一个团队检查了来自世界各地翼龙在其进化史中的化石的手部和足部。

该团队对骨骼的变异程度感到惊讶,这种变异程度与我们今天在活鸟身上看到的相似。这种变异表明,翼龙不仅仅是优秀的飞行者。翼龙物种非常适应生活在广泛的陆地栖息地,包括树上和靠近地面。

an illustration of a pterosaur with a long tail and teeth outside of its beak clinging to a tree
长尾翼龙,例如Scaphognathus,它们的爪子又大又弯,特别适合攀爬。它们牙齿锋利,可能以昆虫和其他小型动物为食。图片来源:Rudolf Hima

“早期的翼龙高度特化,非常擅长攀爬,其手脚发生了极大的改变,这与今天的攀爬蜥蜴和啄木鸟等鸟类相似,”研究合著者、莱斯特大学古生物学家Robert Smyth在一份声明中表示。“长时间用指尖抓握垂直表面是一项艰苦的工作——这对于小型、轻巧的动物来说要容易得多。”

这些早期的翼龙物种可能局限于树栖栖息地,这使得它们体型较小。然而,在中侏罗世期间发生了一次重大的进化转变。翼龙的手脚开始变得更像陆地动物。这些适应地面运动(如行走)的适应性变化为翼龙打开了新的生态机会和更多的进食策略。现在它们摆脱了树栖生活的体型限制,一些翼龙物种开始进化出巨大的翼展。

“在早期的翼龙中,后肢由一个飞行膜连接,严重阻碍了行走和奔跑。在更晚期、更高级的翼龙中,这个膜在中间分离,使得每条后肢都能独立移动,”研究合著者、莱斯特大学古生物学家David Unwin在一份声明中表示。“这是一个关键的创新,结合手脚的变化,极大地提高了翼龙在地面上的活动能力。”

根据该团队的说法,手脚的细节是明显的证据。早期的翼龙,手指和脚趾基部的骨头相对较短。远离身体的骨头要长得多,末端是又大又弯的爪子。这两种改变结合在一起,使它们获得了强大的抓握力,非常适合攀爬。

后来的、更先进的翼龙则呈现出相反的模式。它们的手指和脚趾基部的骨头要长得多,而靠近指尖的骨头则要短得多。它们的爪子也更扁平、弯曲度更小,这表明这些物种更适应行走而不是攀爬。

an evolutionary tree illustrating the remarkable transformation of pterosaur hands as they adapted from a climbing lifestyle to one suited for terrestrial movement. Early, long-tailed pterosaurs, which relied on climbing, were limited to smaller body sizes. In contrast, later, short-tailed species that adapted to walking on land were free to grow larger, enabling some to reach giant sizes.
这棵进化树描绘了翼龙手部从攀爬生活方式向适应陆地运动的惊人转变。早期依赖攀爬的长尾翼龙被限制在较小的体型。相比之下,后来适应陆地行走的短尾翼龙得以自由地变得更大,其中一些甚至长成了巨型。图片来源:Rudolf Hima,

到翼龙从树上转移到地面时,那里已经生活着许多其他动物,包括恐龙和许多其他爬行动物。为了避免与这些更成熟的物种竞争,翼龙利用了需要飞行和行走能力的生态位。结果是一些奇特的进食策略。一些翼龙拥有数百根细长的针状牙齿,用于滤食,这与现代火烈鸟的进食方式相同。

“这些发现强调了研究翼龙的全身运动方式(而不仅仅是飞行)对于全面理解它们进化过程的必要性,”Smyth说。“翼龙能够飞行只是它们故事的一部分。通过探索它们如何在树上或地面上生活,我们可以开始理解它们在古代生态系统中扮演的角色。”

 

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