达尔文日记:1932年7月26日,
小猎犬号停靠在蒙得维的亚。
在接下来的两年里,
我们去过南美洲最南端和最东的海岸,
拉普拉塔河的南边。
马尔多纳多是拉普拉塔河北岸的一个小镇。
在城镇周围起伏的草原上有许多鸟。
在他发表《物种起源》两年后,这个问题有了线索,那就是在德国索洛霍芬发现了始祖鸟化石。始祖鸟生活在大约1.5亿年前。它有鸟类的一些特征,比如羽毛,另一方面,它也有爬行动物的一些特征,比如长长的骨质尾巴,嘴里有牙齿,前肢有锋利的爪子。这个“过渡物种”说明它可能是一种从爬行动物到现代鸟类的生物,这恰恰是对进化论的极大支持。
在始祖鸟被发现的时候,恐龙就开始不断被发现,科学家对恐龙的了解也越来越多。例如,在始祖鸟被发现之前,在那个地区发现了一种小型恐龙——巨齿鲨。
孩子们可能听过这样一个故事:达尔文的好朋友、科学家查尔斯·赫胥黎参加了一个晚宴。在吃火鸡腿的时候,他突然想到了巨齿鲨,觉得它们的骨骼非常相似,于是他突然想出了鸟类起源于恐龙的假设。这个故事只是一个简单的陈述。事实上,鸟类和恐龙起源假说是在赫胥黎等几位学者注意到恐龙和鸟类之间的一些相似之处后逐渐形成的科学假说。
图2。德国索洛霍芬发现巨齿鲨和始祖鸟化石
鸟类最典型的特征是被羽毛覆盖。那么,恐龙有羽毛吗?
根据近二三十年的发现和研究,很多恐龙确实有羽毛,有些恐龙的羽毛非常漂亮。东北地区中晚侏罗世和早白垩世地层中发现了翠鸟、天宇龙、蜥脚类、王玉龙、小盗龙等大量的羽状恐龙,为鸟类恐龙起源假说提供了最有力的化石证据。这些恐龙化石上的羽毛简单而复杂,向我们展示了羽毛是如何进化的。
最早的羽毛形态和我们的头发一样简单,比如天宇龙的羽毛。山东天宇自然博物馆收藏了天宇龙的标本。然后羽毛开始变得更加复杂,比如树枝结构的出现,像天鹅绒羽毛,比如北票龙和羽毛王龙的羽毛。这些简单类型的羽毛可能起到保暖的作用。羽毛王龙是一只体长高达9米的暴龙。它是有史以来发现的最大的有羽毛恐龙,它的羽毛可以说是历史上最大的皮毛。山东诸城恐龙博物馆和内蒙古二连浩特恐龙博物馆各有一件羽毛王龙标本。这些珍贵的化石是那些博物馆的珍宝。
图3。天宇龙复原模型图4。北票龙复原模型
图5。王宇肺修复模型
后来出现了片状羽毛和不对称的飞羽,比如翼龙和小盗龙的羽毛,几乎和我们熟悉的现代鸟类的羽毛一模一样。也说明一些恐龙已经能够展翅飞翔,离变成鸟类不远了。
自从两百年前发现恐龙以来,人们一直试图通过绘画来再现恐龙,但由于很难从骨骼化石中获得信息,科学家们已经能够对恐龙的颜色和外观做出一些合理的猜测。对恐龙羽毛化石中保存的黑素体的研究,使科学家首次科学地恢复了恐龙的外貌。
黑素体是一种含有黑色素的亚细胞结构,存在于不同大小、形状、堆积方式不同的细胞中,呈现不同的颜色。科学家将恐龙羽毛化石中保存的黑素体与现代鸟类羽毛中的黑素体进行比较,从而推断出恐龙羽毛的颜色。现代鸟类五颜六色的羽毛已经在中生代恐龙中形成。
图6。保留羽毛的小盗龙标本
图7。小盗龙恢复图
恐龙变成鸟最不可思议的是,恐龙那么大,怎么会变成小鸟呢?其实这是对恐龙的误解。有些恐龙体型巨大,但恐龙世界里也有很多小恐龙。有些恐龙只有几百克重,有鸽子那么大,甚至更小。大型化是恐龙进化的一个重要趋势,但在恐龙的进化史上,一只不断变小,最终长出翅膀,飞上蓝天成为鸟类。
图8。中国龙鸟复原图
图9。近鸟龙复原图
除了体型变小之外,在恐龙进化为鸟类的过程中,它们的全身结构也变得越来越像鸟,比如前肢变得越来越长,尾巴变得越来越短,最后骨架也和原来的鸟类没有太大区别。除了骨骼结构的变化,还有一系列其他的变化。化石显示恐龙以接近鸟类的方式产卵,并像鸟类一样孵蛋,化石显示恐龙像鸟类一样睡觉。许多鸟睡觉时喜欢把嘴放在翅膀下,这应该是一种保护姿态。辽西发现的梅龙化石一直保持着类似的睡姿,因此得名梅龙。因此,从行为习惯上,我们也可以发现鸟类和恐龙的关系。
因此,鸟类是“不死恐龙”。除了时不时吃“恐龙蛋”,还可以养几只“恐龙”在笼子里玩。
注:本文转自2020年5月1日《科学时报》自然与生态版。