自然科普:会飞的非鸟恐龙,怎么换羽?

  我们知道,鸟类是一种最终飞上蓝天的恐龙。来自中国等地大量的化石指出,鸟类的近亲,大量的非鸟恐龙当中,科学家们也发现了它们同样具有羽毛。对于这些可能会飞的非鸟恐龙来说,换羽行为是什么样子的呢?

  对于这个问题,中以科学家对中国科学院古脊椎动物与古人类研究所收集的大量带羽毛恐龙进行了详细的观察。果不其然,他们在一类著名的四翼恐龙——小盗龙的一件化石标本当中,观察到了明显的顺序换羽现象。虽然在此之前,科学家们已经在一具早白垩世的原始鸟类(属于反鸟类)化石当中也发现了换羽的化石证据,但毕竟反鸟类仍旧属于鸟类。而此次在小盗龙标本上发现的顺序换羽行为的证据,是首次在非鸟恐龙中发现这种行为。

  至此,顺序性换羽行为这个以往被认为是鸟类独有的能力,正式“出圈”了。

  由于小盗龙的生存年代更早,距今约一亿两千万年。这个发现又将顺序换羽行为可能出现的最早时间向前推进了一大步,范围当然也理所应当地也扩大到了非鸟恐龙当中。保守得说,至少在距今一亿两千万年前的早白垩世,鸟类或者它们的近亲,一些非鸟兽脚类恐龙,已经具有顺序换羽的换羽行为了。

  

  小盗龙化石中发现的顺序换羽行为的化石证据

  顺序性换羽行为在小盗龙化石中的发现,也让科学家们对这个恐龙明星有了全新的认识。正如前文所说,顺序换羽行为一般都与可以维持全年的稳定飞行能力紧密相关。因此,在小盗龙中发现了顺序换羽行为的证据,也反过来指示了它们可能具有相当强的、可以维持全年稳定的飞行能力。同时,顺序换羽行为的生态学指示意义也可能说明,小盗龙所生活的环境可能缺少给它们提供换羽期保护的必要条件:也许在小盗龙生活的环境当中,食物资源不够丰富;或者它们面临全年的、较大的被捕食压力。这恰恰与小盗龙所生活的热河生物群的生态环境非常吻合。

  除了在具体发现上的进展,这项工作对学科发展也颇有意义。它给古生物学和现代生物学,尤其是与现代生物学当中那些“冷门”方向,比如运动学、生物力学、生物节律、生理学等,进行未来的合作提供了非常大的借鉴和启示意义。

  对于古生物学和现代生物学来说,研究生物首要的问题是分类,但解决了分类问题以后呢?分类问题之外的问题,比如,对体型演化、新陈代谢、食性和运动能力的演化研究,都可以找到一个或多个沟通古生物和现代生物的的“桥梁”,把“古”和“今”的生物放在一个定量化的体系里面进行后续工作,这也将会是古生物学进一步发展的一大趋势。而且,这一方向已经有了良好的基础。毕竟,过去两三百年来,随着经典生物学的发展,基于对现生生物的持续观察、实验,同时背靠当代统计学等学科发展,科学家们积攒了非常多的现生生物的数据,比如它们的体重、体温、特殊行为、繁育方式等等。

  随着研究技术的进步和多学科融合的发展,也许在未来的某一天,我们可以真正地从多角度去回答那些小学自然课本里一直在问的问题:鸟儿为什么会飞?鱼儿为什么会游?花儿为什么这么红?

  参考文献:

  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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