2015-04-30 | 編輯： | 【 】
鳥(niǎo)類及其恐龍近親的翅膀擁有一個(gè)共同特點(diǎn)：片狀飛羽是其關(guān)鍵組分，但珍藏于山東天宇自然博物館的一件來(lái)自我國(guó)河北青龍縣侏羅系地層的化石發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了這一認(rèn)知。4月30日在線出版的英國(guó)《自然》雜志上，由中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所徐星研究員和臨沂大學(xué)鄭曉廷教授帶領(lǐng)的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種生活于約1.6億年前的具有類似蝙蝠翅膀的小型恐龍，對(duì)于我們了解恐龍形態(tài)差異性和鳥(niǎo)類飛行起源研究具有重要意義，代表我國(guó)學(xué)者在鳥(niǎo)類起源研究方向取得的又一項(xiàng)重要成果。
這種被命名為奇翼龍的小型恐龍屬于一個(gè)名叫擅攀鳥(niǎo)龍類的恐龍類群，這一類群與鳥(niǎo)類親緣關(guān)系非常近，但長(zhǎng)相奇特，有著短粗的頭，手部外側(cè)手指極長(zhǎng)，尤其是其僵硬的羽毛呈絲狀，更接近原始羽毛，而不像其他似鳥(niǎo)恐龍和鳥(niǎo)類擁有的片狀羽毛。最奇特的是奇翼龍腕部的一個(gè)棒狀長(zhǎng)骨結(jié)構(gòu)，類似結(jié)構(gòu)從來(lái)沒(méi)有在其他恐龍當(dāng)中發(fā)現(xiàn)過(guò)，但卻在一些會(huì)飛的四足動(dòng)物的腕部，或者肘部，或者踝部附近存在，這些動(dòng)物包括蝙蝠、翼龍和鼯鼠等，奇翼龍腕部的棒狀結(jié)構(gòu)和日本鼯鼠腕部長(zhǎng)著的棒狀結(jié)構(gòu)尤其相像。在所有這些動(dòng)物中，這種棒狀結(jié)構(gòu)都支撐著翼膜，用于飛行或者滑翔。在奇翼龍標(biāo)本上，研究者確實(shí)也在棒狀結(jié)構(gòu)和手指附近發(fā)現(xiàn)了殘缺翼膜。這意味著奇翼龍有著和鳥(niǎo)類及其恐龍近親完全不同的翅膀，它的翅膀像蝙蝠和其他會(huì)飛的四足動(dòng)物一樣，主要由翼膜構(gòu)成，而不是像鳥(niǎo)類及其近親那樣主要由羽毛構(gòu)成。
徐星研究員介紹說(shuō)，由于這件標(biāo)本太過(guò)奇特，保存也不夠精美，研究者花費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)間才確認(rèn)了這一結(jié)構(gòu)。參與奇翼龍研究的古脊椎所加拿大籍副研究員舒克文博士介紹說(shuō)“開(kāi)始的時(shí)候，我們真的不知道這種棒狀骨結(jié)構(gòu)是什么，我因?yàn)榱硗庖粋€(gè)完全不同的項(xiàng)目查閱有關(guān)飛翔和滑翔脊椎動(dòng)物的科學(xué)文獻(xiàn)，碰巧在一篇文獻(xiàn)中看到這樣的章節(jié)，說(shuō)鼯鼠具有一個(gè)棒狀的軟骨結(jié)構(gòu)，與腕部或肘部關(guān)聯(lián)，支撐翼膜用以滑翔，隨后我在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)現(xiàn)的一個(gè)日本鼯鼠腕部棒狀結(jié)構(gòu)的照片，顯示出和奇翼龍腕部棒狀結(jié)構(gòu)驚人地相似，我立即告訴了徐星教授”
為了揭示這一標(biāo)本保存的重要信息，尤其是確認(rèn)這個(gè)棒狀結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，徐星等采用了CT和掃描電鏡等多種儀器對(duì)化石進(jìn)行分析，獲取了包括軟體組織上保存的黑色素體在內(nèi)的宏觀和微觀信息，還分析了化石圍巖和化石上的化學(xué)組分，最終確認(rèn)了奇翼龍腕部的棒狀結(jié)構(gòu)是翼膜翅膀的關(guān)鍵組成部分。
鄭曉廷教授說(shuō)：“有著翼膜翅膀的奇翼龍生活在侏羅紀(jì)中期，因此它算是在鳥(niǎo)類支系飛翔演化過(guò)程中的一個(gè)先鋒。它提醒我們，在飛翔演化的早期歷史中，充滿了創(chuàng)新嘗試，許多支系成為了演化的死胡同，只有現(xiàn)生鳥(niǎo)類的這種飛行模式延續(xù)至今。”
值得一提的是，‘奇翼龍’是已知最短的恐龍名字。不僅如此，這個(gè)名字還凸顯了在恐龍向鳥(niǎo)類演化的過(guò)程中，這一物種演化出了一個(gè)非常奇特的翅膀，完全不同于其他似鳥(niǎo)恐龍和鳥(niǎo)類的翅膀。奇翼龍的發(fā)現(xiàn)，為翼膜狀飛行器官的趨同演化提供了一個(gè)絕佳實(shí)證，表明即便是在以羽翼為特征的鳥(niǎo)類支系上，也曾出現(xiàn)過(guò)翼膜翅膀。
盡管通過(guò)形態(tài)特征的分析和飛行能力的計(jì)算，研究者相信奇翼龍的翅膀具有空氣動(dòng)力學(xué)功能，但奇翼龍并不是一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的飛翔者，它的空中生活似乎只限于在樹(shù)木之間做短距離的飛翔，或者從高處飛翔到地面。研究者還無(wú)法確定奇翼龍是采用撲翼飛行，滑翔，還是二者兼具。最后一個(gè)方式極具可能性，但以前一直被從事鳥(niǎo)類飛行起源的研究者忽視，徐星認(rèn)為這是未來(lái)探索的一個(gè)重要方向，奇翼龍可能以滑翔為主，輔助以撲翼飛行。
徐星教授介紹說(shuō)，很大程度上得益于中國(guó)似鳥(niǎo)恐龍和早期鳥(niǎo)類化石的大量發(fā)現(xiàn)，鳥(niǎo)類起源研究方向近年來(lái)取得了一系列重大進(jìn)展，和人造探測(cè)器首次登陸彗星等一起，入選美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)選的2014年度世界10大科學(xué)突破。盡管如此，這一方向依然存在許多需要解答的問(wèn)題，依然是目前古生物學(xué)和演化生物學(xué)的熱點(diǎn)研究方向。近年來(lái)，采用整合手段研究演化問(wèn)題成為了學(xué)科新趨勢(shì)，許多學(xué)者從現(xiàn)生動(dòng)物解剖學(xué)、生理學(xué)、發(fā)育生物學(xué)，乃至基因組學(xué)角度開(kāi)始對(duì)鳥(niǎo)類起源問(wèn)題展開(kāi)了探討，取得了一批成果。我國(guó)需要加強(qiáng)各個(gè)學(xué)科交流，采用整合手段在鳥(niǎo)類起源方向展開(kāi)更深入的研究，保持這一研究方向的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)更多相關(guān)問(wèn)題的解決。
參加本次研究工作的還有臨沂大學(xué)王孝理和王巖、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）的邢立達(dá)、天宇自然博物館的張曉梅、中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的張福成和鄒晶梅與南京地質(zhì)古生物研究所的泮燕紅。本項(xiàng)研究工作得到了中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委和科技部的資助。
圖1 中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所張福成研究員在奇翼龍發(fā)現(xiàn)地組織的野外發(fā)掘（張福成供圖）
圖2 奇翼龍化石照片（鄭曉廷供圖）
圖3 奇翼龍頭骨化石近照（鄭曉廷供圖）
圖4 奇翼龍標(biāo)本右側(cè)的棒狀骨結(jié)構(gòu)（紅色線條所指的結(jié)構(gòu)），可以看到其端部周圍保存著翼膜組織，以及絲狀的羽毛結(jié)構(gòu)（鄭曉廷供圖）
圖5 奇翼龍的藝術(shù)復(fù)原圖（恐龍星際供圖）
奇翼龍三維復(fù)原（恐龍星際供圖）
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