自然科普:會(huì)飛的非鳥(niǎo)恐龍,怎么換羽?

  我們知道,鳥(niǎo)類(lèi)是一種最終飛上藍(lán)天的恐龍。來(lái)自中國(guó)等地大量的化石指出,鳥(niǎo)類(lèi)的近親,大量的非鳥(niǎo)恐龍當(dāng)中,科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)了它們同樣具有羽毛。對(duì)于這些可能會(huì)飛的非鳥(niǎo)恐龍來(lái)說(shuō),換羽行為是什么樣子的呢?

  對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,中以科學(xué)家對(duì)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所收集的大量帶羽毛恐龍進(jìn)行了詳細(xì)的觀察。果不其然,他們?cè)谝活?lèi)著名的四翼恐龍——小盜龍的一件化石標(biāo)本當(dāng)中,觀察到了明顯的順序換羽現(xiàn)象。雖然在此之前,科學(xué)家們已經(jīng)在一具早白堊世的原始鳥(niǎo)類(lèi)(屬于反鳥(niǎo)類(lèi))化石當(dāng)中也發(fā)現(xiàn)了換羽的化石證據(jù),但畢竟反鳥(niǎo)類(lèi)仍舊屬于鳥(niǎo)類(lèi)。而此次在小盜龍標(biāo)本上發(fā)現(xiàn)的順序換羽行為的證據(jù),是首次在非鳥(niǎo)恐龍中發(fā)現(xiàn)這種行為。

  至此,順序性換羽行為這個(gè)以往被認(rèn)為是鳥(niǎo)類(lèi)獨(dú)有的能力,正式“出圈”了。

  由于小盜龍的生存年代更早,距今約一億兩千萬(wàn)年。這個(gè)發(fā)現(xiàn)又將順序換羽行為可能出現(xiàn)的最早時(shí)間向前推進(jìn)了一大步,范圍當(dāng)然也理所應(yīng)當(dāng)?shù)匾矓U(kuò)大到了非鳥(niǎo)恐龍當(dāng)中。保守得說(shuō),至少在距今一億兩千萬(wàn)年前的早白堊世,鳥(niǎo)類(lèi)或者它們的近親,一些非鳥(niǎo)獸腳類(lèi)恐龍,已經(jīng)具有順序換羽的換羽行為了。

  

  小盜龍化石中發(fā)現(xiàn)的順序換羽行為的化石證據(jù)

  順序性換羽行為在小盜龍化石中的發(fā)現(xiàn),也讓科學(xué)家們對(duì)這個(gè)恐龍明星有了全新的認(rèn)識(shí)。正如前文所說(shuō),順序換羽行為一般都與可以維持全年的穩(wěn)定飛行能力緊密相關(guān)。因此,在小盜龍中發(fā)現(xiàn)了順序換羽行為的證據(jù),也反過(guò)來(lái)指示了它們可能具有相當(dāng)強(qiáng)的、可以維持全年穩(wěn)定的飛行能力。同時(shí),順序換羽行為的生態(tài)學(xué)指示意義也可能說(shuō)明,小盜龍所生活的環(huán)境可能缺少給它們提供換羽期保護(hù)的必要條件:也許在小盜龍生活的環(huán)境當(dāng)中,食物資源不夠豐富;或者它們面臨全年的、較大的被捕食壓力。這恰恰與小盜龍所生活的熱河生物群的生態(tài)環(huán)境非常吻合。

  除了在具體發(fā)現(xiàn)上的進(jìn)展,這項(xiàng)工作對(duì)學(xué)科發(fā)展也頗有意義。它給古生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué),尤其是與現(xiàn)代生物學(xué)當(dāng)中那些“冷門(mén)”方向,比如運(yùn)動(dòng)學(xué)、生物力學(xué)、生物節(jié)律、生理學(xué)等,進(jìn)行未來(lái)的合作提供了非常大的借鑒和啟示意義。

  對(duì)于古生物學(xué)和現(xiàn)代生物學(xué)來(lái)說(shuō),研究生物首要的問(wèn)題是分類(lèi),但解決了分類(lèi)問(wèn)題以后呢?分類(lèi)問(wèn)題之外的問(wèn)題,比如,對(duì)體型演化、新陳代謝、食性和運(yùn)動(dòng)能力的演化研究,都可以找到一個(gè)或多個(gè)溝通古生物和現(xiàn)代生物的的“橋梁”,把“古”和“今”的生物放在一個(gè)定量化的體系里面進(jìn)行后續(xù)工作,這也將會(huì)是古生物學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的一大趨勢(shì)。而且,這一方向已經(jīng)有了良好的基礎(chǔ)。畢竟,過(guò)去兩三百年來(lái),隨著經(jīng)典生物學(xué)的發(fā)展,基于對(duì)現(xiàn)生生物的持續(xù)觀察、實(shí)驗(yàn),同時(shí)背靠當(dāng)代統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科發(fā)展,科學(xué)家們積攢了非常多的現(xiàn)生生物的數(shù)據(jù),比如它們的體重、體溫、特殊行為、繁育方式等等。

  隨著研究技術(shù)的進(jìn)步和多學(xué)科融合的發(fā)展,也許在未來(lái)的某一天,我們可以真正地從多角度去回答那些小學(xué)自然課本里一直在問(wèn)的問(wèn)題:鳥(niǎo)兒為什么會(huì)飛?魚(yú)兒為什么會(huì)游?花兒為什么這么紅?

  參考文獻(xiàn):

  1:Kiat Y, Balaban A, Sapir N, et al. Sequential Molt in a Feathered Dinosaur and Implications for Early Paravian Ecology and Locomotion[J]. Current Biology, 2020.

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