早期的鳥類可能使用它們的翅膀不是為了飛行,而是為了奔跑。透過拍打它們的前肢,這些動物在爬上陡坡時獲得了更大的牽引力。蒙大拿大學的肯尼斯·戴爾在今天發表在《科學》雜誌上的一篇論文中這樣認為。戴爾在2001年10月舉行的脊椎動物古生物學會的演講中概述了他所謂的翼輔助傾斜奔跑(WAIR)假說。《大眾科學》作家凱特·王在2002年1月雜誌上發表的關於那次會議的報道如下。
展翅高飛
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鳥類飛行起源的新觀點出現
蒙大拿州波茲曼——向脊椎動物古生物學會做的報告很少引起同情的咕咕聲和咯咯聲。畢竟,這些是研究霸王龍和其他過去可怕野獸的科學家。但這正是肯尼斯·戴爾在去年十月的小組年會上得到的反應,當時他展示了一段模糊的小鷓鴣雛雞的錄影,它的翅膀被膠帶粘在兩側,試圖爬樹——結果卻滾落到戴爾等待的手中。然而,不受束縛的小雞在攀爬時拍打著它的小翅膀,並穩步向上爬。在取笑了觀眾的傷感表現後,蒙大拿大學的生物學家回到了手頭的問題:解釋這個和其他涉及地面鳥類的實驗如何引導他提出了關於鳥類飛行起源的新假設。
傳統上,學者們提出了兩種關於鳥類飛行如何進化的理論。其中一種被稱為樹棲模型,認為它是在一種為滑翔而生,但開始拍打翅膀以延長空中時間的樹棲祖先中進化出來的。另一種被稱為奔跑理論,認為飛行起源於小型、雙足陸生獸腳亞目恐龍,它們伸出雙臂在地面上飛奔,並在追逐獵物或躲避捕食者時躍入空中。前肢上的羽毛增強了升力,從而使這些生物能夠起飛。
隨著鳥類起源於恐龍的觀點被除少數古生物學家以外的所有人接受,奔跑假說也隨之被接受。但是樹棲和奔跑兩種情景都存在解釋上的差距。就樹棲動物而言,在當今存在的數百種非鳥類滑翔脊椎動物中,沒有一種拍打它們的附肢。為什麼自然選擇會青睞在一種配備了用於地面奔跑的肌肉發達的腿的獸腳亞目恐龍中發展出小小的原始翅膀?戴爾斷言,這兩種理論都沒有充分解決導致完全發達的飛行機制的逐步適應。
戴爾的頓悟時刻來自於瞭解到鷓鴣及其同類地面鳥類經常放棄陸地,轉而選擇樹木和其他高處以求安全。雖然這些動物看起來像是飛到樹上,但他仔細觀察後發現,在許多情況下,它們實際上是在向上跑——彎曲雙腿,身體傾向樹木——同時拍打翅膀。隨後的研究表明,拍打翅膀有助於這種垂直奔跑,就像擾流板有助於將賽車壓在賽道上一樣,透過將鳥類粘在樹的側面。
雖然成年地面鳥類通常完全有能力飛到樹上,但它們偏愛奔跑可能源於生命早期它們還不能飛行的時候:在幼年地面鳥類具有將自己發射到空中的能力之前,它離開地面的唯一手段是垂直奔跑。正如戴爾的實驗表明,當幼年鳥試圖以這種方式躲避捕食者時,即使是部分形成的翅膀的幫助也可能意味著生與死的區別。
他認為,也許鳥類祖先的原始翅膀也帶來了同樣的好處,因此自然選擇青睞了它的發展。隨著時間的推移,翅膀進化到不僅能夠垂直奔跑,而且當被在地面上奔跑的動物使用時,還能飛行。到目前為止,戴爾的模型並沒有引起太大的爭議。然而,活著的動物不一定能成為滅絕動物的好模型。“鳥類祖先就是那樣做的嗎?嗯,也許是,也許不是,”加州大學伯克利分校的凱文·帕迪安評論道。“但[戴爾]正在表明這是有可能的。”就他而言,戴爾將把它留給古生物學家來弄清楚他的鳥類飛行起源理論是否與未來的化石發現相符——或者它是否是無稽之談。