藏文科普 | 鸟类起源:寻找“飞翔”的恐龙

藏文科普 | 鸟类起源:寻找“飞翔”的恐龙
2022年01月12日 17:41 知识就是力量
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可以伸平双臂的小盗龙

恐龙是鸟类的祖先?

近年来,古生物学家就陆续发现了大量与鸟类起源有关的恐龙化石,部分化石还保留了羽毛。有些形态和现今的鸟类几乎没有差别。古生物学家在一些恐龙的羽毛化石上还发现了黑素体的显微结构,这是构成现代鸟类多彩羽毛的关键。这一发现不仅从显微层面证明了恐龙和现代鸟类羽毛的相似性,古生物学家可据此大致复原一些恐龙的羽毛颜色。另外,部分长羽毛的恐龙体型较小,前肢很长,爪子弯曲,类似现生的树栖动物,由此推测它们可能之前生活在树上。 

翅膀的隐藏进化史 

化石上的痕迹显示,很多恐龙有着和现代鸟类一样的羽毛翅膀。古生物学家研究发现,除了羽毛,恐龙的翅膀还有和鸟类相似的其他特征。

恐龙和鸟类的腕部对比图

大部分恐龙的远端腕骨和其它爬行类动物相似,但很多带羽毛恐龙的远端腕骨已经向鸟类一样愈合在一起,形成一块半圆形的腕骨,说明它们已具备了收拢翅膀的能力。

鸟类飞行需要不停拍打翅膀,但大多数的恐龙是做不出来的。陆地的脊椎动物前肢活动范围取决于肩关节处肩臼窝的朝向。大多数的恐龙肩臼窝的开口是朝向身体腹侧的,这导致它们只能前后运动,而现代鸟类是朝向背侧开口的,它们可以在侧向进行大范围的活动。

古生物学家发现,带羽毛恐龙的肩关节情况位于其他恐龙和现代鸟类之间,肩臼窝开口于身体侧面。古生物学家对它们的前肢活动范围进行了模拟,发现一些带羽毛恐龙可以把前肢抬升到水平位置,这表明它们已经具备了拍打翅膀的能力。但与现代鸟类相比,带羽毛恐龙的前肢活动范围较小。空气动力学研究结果显示,带羽毛恐龙的前肢活动范围虽然较现代鸟类小,但足以支持它们进行高效地滑翔。

鸟类的飞行秘籍——双重呼吸

为了飞上天空,改变呼吸系统也很重要。相比于在陆地上行走和奔跑,飞行是十分消耗能量的。为了吸收更多的氧气,从恐龙到鸟类,它们演化出一套独特的双重呼吸系统,鸟类身体的气囊数量远比其他动物要多。气囊让鸟类一次可以吸入大量空气,有利于在飞行中给身体降温。

带羽毛的恐龙

古生物学家在带羽毛恐龙,乃至一些更原始的恐龙的脊椎上,都发现了气腔的痕迹,这些气腔所在位置和现代鸟类脊椎上的气腔非常接近,说明部分气囊在恐龙的身上就已经出现了。

恐龙和鸟类身体里存在9个气囊,这些气囊与肺相连。当吸气时,大量空气进入肺完成气体交换,但还有部分空气直接进入气囊;呼气时,部分空气则从气囊出来,再次通过肺排出体外。这样的呼吸过程,可以确保飞行中有足够的氧气。

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