《自然》封面：沒有成為鳥的神秘飛行者

圖1 長臂渾元龍復原圖 張宗達繪

撰文 | 栗靜舒

責編 | 葉水送

經過漫長的演化，恐龍的一支——鳥類，開闢了天空，並繁衍出一個龐大的家族，數量達一萬多種，幾乎遍布地球的每個角落。而恐龍的另一支——侏羅紀擅攀鳥龍類（處在以羽翼為特徵的鳥類支繫上），卻演化出類似蝙蝠的翼膜翅膀，像鳥的同時又像蝙蝠，是陸生動物的早期飛行者。從現有化石材料來看，這類恐龍在演化的歷史舞台上，似乎剛一出場，便很快銷聲匿跡。

2019年5月9日，《自然》雜誌以封面文章的形式，刊登了中科院古脊椎所王敏、周忠和、徐星等人對擅攀鳥龍類的最新研究 [1]。研究者發現了名為「長臂渾元龍」的新恐龍，它「穿著」鳥兒的「羽絨服」，用細長的第三指撐開可以上天的翼膜。

這是繼奇翼龍之後，我們只有在奇幻世界才能出現的 「拼接」 生物，又一次引發公眾對這一支恐龍的好奇心，也使恐龍從陸地到天空的演化事件再次成為關注的焦點。

何以飛翔

和人類一樣，同是脊椎動物的擅攀鳥龍類（包括胡氏耀龍、樹息龍和奇翼龍等），是依靠什麼得以上天的呢？讓我們假想自己是一個魔法師，張開雙臂、伸出雙手，根據下面的做法比劃一下，也許能獲得一些靈感。

圖2 長臂混元龍骨骼復原圖

舉起手掌，再輕輕伸出第三指，把它拉長五倍，再把小臂也拉長一些，這樣不必彎腰，指尖就能夠到腳趾了，披上一件翼膜做的「披風」，你就做出了擅攀鳥龍類飛翔的姿勢。

圖3 翼龍翅膀示意圖及相關化石 來源： M. Brock Fenton（2001），S. Christopher Bennett（2005）

或者伸出無名指，以同樣的方式撐開這件翼膜披風，就成了翼龍的飛翔姿 [2,3]。

圖4 蝙蝠翅膀示意圖相關圖片 來源：M. Brock Fenton（2001）

再者，將大拇指收起，讓另外四根指頭延長，覆蓋上翼膜，我們就可以像蝙蝠一樣獲得飛行能力。

這三種披膜飛行動物雖然屬於不同的動物門類，但都演化出加長的手骨、指節骨以及膜質翅膀。和擅攀鳥龍親緣關係近的鳥類，也有很多類似的特點。不過，它們的手指不需要延長，只要在三個指頭和小臂上纏上羽毛，就基本復原出它們飛翔的部分樣子。

圖5 鳥類翅膀示意圖 來源：M.Brock Fenton（2001）

除了骨骼特徵，還有一個不得不提的飛行要素就是它們的翅膀——羽毛和翼膜。鳥類的翅膀上布滿了片狀羽毛，這對於飛翔的好處不言而喻。除此之外，羽毛還可以禦寒，以及抵禦紫外線的傷害。翼膜並不具備這些功能，比如有翼膜的大多數蝙蝠是夜行動物，有著冬眠的習慣。但翼膜的好處也不勝枚舉，其靈活性和可摺疊性可以讓蝙蝠展示許多高超的飛行姿勢，這是很多鳥類無法比擬的。

所以，擅攀鳥龍類雖然沒有成為鳥，但就飛翔的「裝備」而言，並不遜色。

為何飛翔

天空帶給生物無限的可能性，在這裡既能躲避天敵的捕殺，還能尋找更多的食物。然而，飛翔也並不總是一件特別划算的事情，是需要付出額外的代價，需要增加翅膀的表面積，需要改變累贅的沉重骨骼，以及加大肺活量，在飛行起源時，鳥類及其親緣關係相近的非鳥恐龍顯示出不同的前肢加長過程。

飛行可以說是自然選擇的結果，不能說是學習的結果，就算人類喜歡飛翔，一直飛，也練不出來飛行的能力。

翼龍和擅攀鳥龍生活的時代，會飛的還有翔獸 [4]、古鳥類以及另外一些並沒有被保存下來的飛行者。面對同一片藍天以及相似的生存壓力，在各個門類偶然的基因變異者中，自然選擇將向天空這個空閑的生態位躍躍欲試的動物保存了下來，導致空中曾經一度變得擁擠不堪。競爭之慘烈，想較之陸地也是有過之而無不及吧。

圖6《自然》封面上的遠古翔獸（1.25億年前會飛的哺乳動物）復原圖

那麼，擅攀鳥龍類雖然也可以飛翔，能不能適應當時的生態環境都難以預測，更不用說在此之後是否擁有安居樂業、種群繁盛的希望。

飛翔之後

同樣是獲得了飛行能力，鳥類繁衍至今，擅攀鳥龍類卻過早地消失，二者似乎形成了鮮明的對比。其實不僅僅是擅攀鳥龍，一同滅絕的還有那些會飛的哺乳動物以及天空中過氣的霸主——翼龍。

即使具備了飛行能力，真正想要活得長久，既要依靠自然選擇去檢驗其適應水平，還需要那麼一點點運氣。在躲過了中生代晚期的生物大滅絕後，鳥類中的各類基因變異者不斷地填補著各種生態位的空白，也使得飛翔的能力不僅僅局限在空中，如企鵝的祖先能上天，在恐龍滅絕後不久，它們依然保留著鳥類親戚的結構，在同樣是流體的海洋中，展翅「飛行」。

顯然，鳥類在選擇壓力之下，不斷地擴展空間，或飛上天空、提高飛行效率，或回到地面，甚至進入水裡，最終成為我們看到現在這番繁榮景象。

參考文獻

[1]. Wang M A new Jurassic scansoriopterygid and the loss of membranous wings in the ropod dinosaurs. Nature. 2019. doi:10.1038/s41586-019-1137-z.

[2]. Fenton, M. B. (2001). Bats, revised edition. New York, NY: Facts on File Inc.

[3]. Bennett, S. C. (2015). New interpretation of the wings of the pterosaur Rhamphorhynchus muensteri based on the Zittel and Marsh specimens.Journal of Paleontology, 89(5), 845-869.

[4]. Yuanqing Wang, Yaoming Hu, Jin Meng,and Chuankui Li, An Ossified Meckel"s Cartilage in Two Cretaceous Mammals andOrigin of the Mammalian Middle Ear. Science, 294: 357-361.

製版編輯 | 皮皮魚

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！