重新分析四翼恐龍或可揭示鳥類飛行的演化

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北卡羅來納州羅利市——鳥類的祖先是如何演化出飛行能力的?鳥類起源於小型、食肉恐龍這一點已經確定。然而,這些生物究竟是如何征服天空的仍然是一個謎。現在,一項針對一種有爭議的帶羽毛恐龍的新研究的作者表示,他們已經解決了這個問題的關鍵方面——即,這些動物一旦升空,是如何控制飛行的。

關於鳥類飛行是如何演化的,長期以來有兩種理論占主導地位。在所謂的奔跑理論中,飛行能力出現在陸生恐龍身上,它們伸展手臂在地面上奔跑,追逐獵物或躲避危險時躍入空中,其翼羽提供升力。相比之下,樹棲理論認為,飛行起源於樹棲恐龍,這些恐龍是為滑翔而生的,它們開始拍打手臂是為了在空中停留更長的時間。

2003年,一塊帶羽毛的恐龍化石出土,據稱可以闡明飛行是如何演化的問題。這個大約有1.25億年曆史的標本除了前肢之外,後肢也顯示出羽毛的證據,這促使研究人員將這隻像烏鴉大小的動物小盜龍描述為四翼恐龍。伴隨化石遺骸描述的是一幅令人震驚的藝術家復原圖,顯示這隻鳥的後肢向兩側伸展,像在做劈叉一樣飛行。作者認為,帶羽毛的後肢與前肢翅膀一起充當翼型,幫助動物滑翔。批評者不以為然。


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這項新研究描繪了小盜龍神秘的後肢是如何發揮作用的不同圖景。在10月20日在北卡羅來納州羅利市舉行的脊椎動物古生物學會(SVP)年會上,南加州大學的邁克爾·哈比卜(Michael Habib)和賈斯汀·霍爾(Justin Hall)在兩次演講中指出,在平穩飛行期間,後肢通常會保持在身體下方,然後在不穩定的機動(如轉彎)期間部署以產生旋轉運動(側傾)或左右運動(偏航)。該團隊報告說,他們的數學模型表明,小盜龍的後翅能夠使其轉彎速度是兩翼動物的兩倍——這對於在其雜亂的環境中躲避樹木很有用。研究人員說,為了補充後肢在轉彎和制動方面的作用,小盜龍的尾巴控制著上下運動(俯仰)。哈比卜指出,“尾巴控制俯仰,‘後翼’產生側傾,主翼進行多用途控制,這種組合將使小盜龍成為一種高度可操縱的動物。”

霍爾在向媒體發表的宣告中說:“這項研究提供了一種合理的機制,解釋了其他方面具有很強的迅猛龍式身體的恐龍是如何飛向天空並在飛行中控制自己的。” “很明顯,墜毀對動物的長期健康不利,但直到現在,我們還不太瞭解最早的飛行恐龍是如何避免這種災難的,因為它們的翼結構相對簡單。” 哈比卜補充說,這種所謂的分散式控制系統可能是一次獨立的飛行實驗,對鳥類飛行的演化沒有影響,或者它可能代表了鳥類飛行演化過程中的一箇中間階段,之後大部分控制功能轉移到了前肢。演講的合著者包括倫敦大學瑪麗女王學院的戴維·霍恩(David Hone)和洛杉磯縣自然歷史博物館的路易斯·基亞佩(Luis Chiappe)。

並非所有人都被該團隊的論點說服。加州大學伯克利分校的鳥類演化專家凱文·帕迪安(Kevin Padian)指出,演講的重點是後肢對滑翔動物的影響,而不是對拍打翅膀的動物的影響。去年在SVP會議上,他提出了滑翔機和飛行器彼此完全無關的證據。他說,“沒有任何證據表明滑翔參與了拍打式飛行的演化。” 他質疑,當前肢形狀與拍打飛行而不是滑翔一致,並且後肢會產生如此大的阻力時,為什麼該團隊的模型會關注滑翔引數。

 

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大眾科學 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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