我们仍然不知道动物是如何进化出飞行的

恐龙的奥秘深入探讨了“恐怖的爬行动物”的神秘一面,以及让古生物学家夜不能寐的所有问题。

我们仍然生活在恐龙时代。鸽子、企鹅和石鸡都是在 6600 万年前 小行星引发的灾难中幸存下来的唯一一支恐龙的后代。认识到至少有些恐龙仍然在我们身边飞翔,这为古生物学带来了比该领域的奠基人所能想象的更深远的意义。我们对现存恐龙的了解可以帮助我们更好地理解那些我们只能以化石形式接触到的物种。但是,尽管我们可以追溯 鸟类的起源(从它们类似“迅猛龙”的祖先开始),但故事中有一个关键部分我们尚未完全理解。这些像“近鸟龙”这样的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——它不仅仅是穿过空气。毕竟,有袋类动物、青蛙、蛇和其他动物能够进行令人印象深刻的滑翔。飞行是更具体的东西,它不仅需要翅膀的进化,还需要翅膀的拍打。看看一只渡鸦扇动翅膀飞过,你看到的就是一只恐龙展示了如何通过一次又一次的翅膀拍打让自己保持飞行的确切机制。古生物学家面临的问题是如何让恐龙从在地面上爬行的陆地爬行动物,进化成有羽毛、振翅欲飞的奇迹。

大约 1.5 亿年前,最早被识别出来的鸟类——始祖鸟,能提供的帮助有限。当化石在 19 世纪末被发掘出来时,在侏罗纪恐龙骨骼周围发现的一圈羽毛被迅速视为其种类在史前巴伐利亚森林上空翱翔的证据。然而,随着时间的推移,“始祖鸟”属开始显得笨拙而非符合空气动力学。这种鸟类祖先的飞羽不对称,前缘较浅,这对于主动飞行至关重要——但它的骨骼结构看起来并不像现存鸟类那样具备飞行的能力。这种矛盾导致了一个长期的争论:始祖鸟是主动扇动翅膀飞入空中,主要是滑翔,还是可能使用了与其现代近亲不同的飞行拍打方式?无论答案如何,这个谜题的解决都无法仅凭它们的骨骼来找到。随着更多带羽毛的恐龙物种被发现,这个谜团变得更加复杂。

自 20 世纪 90 年代中期以来,古生物学家已经发现了数十种带羽毛的恐龙。其中许多是中生代鸟类的近亲,或者具有与飞行相关的适应性,包括 “近鸟龙”属,它在长长的手臂上以及腿上也拥有长羽毛。事实上,古生物学家认为,恐龙中 主动飞行至少进化了三次:一次在鸟类中,两次在它们的近亲恐龙中,例如 “奥氏爪龙”。这还不包括那些解剖学上比其他恐龙更具空气动力学优势,但仍无法通过拍打翅膀来保持飞行的带羽毛物种的数量。与鸟类及其祖先之间关于飞行相关特征的整齐、有序的模式不同,新兴的图景显示出一团乱麻。

这改变了飞行生物的整个背景故事。直到最近,带羽毛的恐龙还被视为飞行进化过程的各个阶段的代表。现在,古生物学家必须弄清楚它们是如何在鸟类和非鸟恐龙中独立地多次进化出飞行能力的。始祖鸟祖先的进化路径可能与近鸟龙或奥氏爪龙的祖先的进化路径不同。

专家们提出了许多关于飞行起源的观点。这些观点大致分为“从地面向上”和“从树上向下”的假说,大多数古生物学家倾向于那些侧重于陆地生活的、类似“迅猛龙”的鸟类祖先如何进化出飞行能力的解释。也许带羽毛的鸟类祖先 追逐昆虫,为了抓住它们而跳跃,并试图用它们的前肢羽毛来捕捉它们,这会促进那些能更长时间待在空中的恐龙的生存。或者,飞行 可能始于滑翔,恐龙爬上树,穿梭于森林中,这会使那些能通过拍打翅膀飞得更远的恐龙获得优势。现存鸟类的行为也提供了一些线索,例如石鸡在爬坡时拍打翅膀 以更好地稳定自身

关于空中恐龙如何进化的每一个假说都集中在那些我们无法在活体中观察到的动物的行为上。专家们必须从羽毛、骨骼、普遍的飞行力学以及当今鸟类如何起飞并保持在空中的角度来推断线索。虽然可以基于骨骼力学和其他推断的细节进行风洞实验,以计算始祖鸟在飞行时的情况,但史前物种可能做到的和它们在中生代实际的行为之间总会存在差异。进化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史诗。

关于恐龙如何进化出飞行能力,不可能有一个单一的解决方案,因为科学家们需要考虑的不仅仅是一个案例。无论是鸟类还是非鸟恐龙,每个谱系的进化史都必须根据其自身条件进行研究。更重要的是,那些看起来是关于第一批会飞的恐龙的基本问题,只会引出更多关于是什么促使不同地方、不同时代的恐龙,相隔遥远,进化出相似能力的疑问。翼龙——一种与恐龙有关的毛茸茸的飞行爬行动物——在始祖鸟出现 之前就已经统治了天空 5000 多万年,所以地球在恐龙学会飞行之前并非没有飞行者。我们现在推断出的关于会飞的恐龙如何获得惊人能力的这些故事,比我们 20 年前拥有的故事要复杂得多。当你看到一只家雀栖息在喂食器上,或者一只火鸡秃鹫在热气流上缓慢盘旋时,你就能瞥见化石记录中仍然隐藏着的最伟大的秘密之一。

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