恐龍是怎樣演化成鳥類的？

【編者按】

科普畫家蔡沁（微博名：我自己掰一個(gè)）創(chuàng)作的史前生物輕科普手繪圖鑒《史前生物你叫啥》最近由湖南科學(xué)技術(shù)出版社出版。書中的內(nèi)容曾在《博物》雜志上以“史前奇葩說”專欄形式連載，深受讀者喜愛。本文摘自該系列中的《恐龍和它的朋友們》一書，標(biāo)題為編者后擬。

《史前生物你叫啥》（共三冊(cè)），蔡沁/著，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2023年10月版

從恐龍到鳥類

什么是鳥？曾經(jīng)人們把“帶羽毛的會(huì)飛的脊椎動(dòng)物”作為鳥類的定義。然而自20世紀(jì)末起，中國東北相繼出土大量帶羽毛的恐龍化石，讓原先的鳥類定義受到了質(zhì)疑——帶羽毛的是鳥？很多恐龍也帶毛；會(huì)飛的是鳥？不少恐龍也掌握了飛行的技巧。

根據(jù)目前最新的研究，廣義的鳥類即鳥翼類，學(xué)界通常把始祖鳥設(shè)定為最原始的鳥。而狹義的鳥類即新鳥亞綱，即被稱為“鳥綱”的現(xiàn)代鳥類。

“鳥類起源自恐龍”的學(xué)說早在19世紀(jì)中葉就由查爾斯·達(dá)爾文的忠實(shí)擁躉——托馬斯·亨利·赫胥黎提出，他發(fā)現(xiàn)始祖鳥和美頜龍有許多相似之處。18-19世紀(jì)歐洲是以基督教為主流的時(shí)期，大家更相信神創(chuàng)論，而進(jìn)化論并未獲得大家的認(rèn)可。在沉寂了百年后，美國古生物學(xué)家奧斯特羅姆對(duì)比了新發(fā)現(xiàn)的恐爪龍化石與鳥類的相似之處，于1973年再次“復(fù)活”了鳥類起源自小型獸腳類恐龍的假說，開啟了“恐龍文藝復(fù)興”時(shí)代。1996年，在我國遼寧發(fā)現(xiàn)了第一塊帶羽毛的恐龍化石，將鳥類演化研究推向了一個(gè)新的高潮。

如今，非鳥恐龍是鳥類祖先已成為學(xué)界乃至大眾公認(rèn)的觀點(diǎn)，科學(xué)家的研究方向已從“鳥類是從恐龍演化來的嗎”轉(zhuǎn)向了“恐龍是怎樣演化成鳥類的”。隨著新技術(shù)的日新月異，多學(xué)科合作成為鳥類演化研究的大趨勢(shì)。相信在未來的某一天，人類終究能徹底揭開鳥類演化的神秘面紗。

寐龍（左）和馳龍（右）所屬的傷齒龍類和馳龍類恐龍，是與鳥類關(guān)系最近的獸腳類恐龍之一，從它們身上可以看到許多鳥類的特征

簡明鳥類演化樹

鳥兒身體里的恐龍

鳥類是由獸腳類恐龍演化而來，如今這已是不爭(zhēng)的事實(shí)。在現(xiàn)代鳥類身上，我們能否看到它們祖先當(dāng)年的影子？其實(shí)恐龍的演化密碼早就藏在了地球上每一只鳥兒的身體里。

叉骨是鳥類身上由鎖骨和間鎖骨愈合而成的V字形骨骼。抬起翅膀時(shí)叉骨壓縮，放下翅膀時(shí)彈回原來的位置，仿佛一個(gè)彈簧幫助鳥兒拍打翅膀。此外有彈性的叉骨還能防止肩帶壓迫氣管?？茖W(xué)家原本以為叉骨是鳥類特有的，但如今已在許多獸腳類恐龍身上也發(fā)現(xiàn)了。

鳥類的骨骼是中空的，除了減輕體重以便飛行外，還藏著一個(gè)秘密：氣囊。骨骼中的氣囊與肺相通，可以讓鳥兒無論是吸氣還是呼氣都能獲得新鮮的氧氣。令人驚訝的是，在蜥臀目恐龍身上，學(xué)者們也發(fā)現(xiàn)了氣囊存在的痕跡，由此可見恐龍也曾擁有高效的呼吸系統(tǒng)。

鳥類的肩帶是由肩胛骨、烏喙骨和叉骨組成的結(jié)構(gòu)，鳥兒想要振翅飛行就離不開肩帶的幫助。通過對(duì)比，古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)中國鳥龍的肩帶已經(jīng)可以支持它們做出拍打翅膀的動(dòng)作。但想要騰空飛起，除了拍打翅膀，還需要不對(duì)稱的飛羽產(chǎn)生的升力——中國鳥龍翅膀上的飛羽是對(duì)稱結(jié)構(gòu)。

中國鳥龍

筑巢孵卵是大部分鳥類的習(xí)性，研究人員告訴我們恐龍也能做到。生活在蒙古的竊蛋龍類恐龍——葬火龍，就被發(fā)現(xiàn)趴在自己的巢穴孵卵的化石?；@示，葬火龍會(huì)將蛋沿巢穴邊緣產(chǎn)下一圈，自己站在巢穴中央，再用胳膊和尾巴遮蓋恐龍蛋以孵化。

葬火龍

鳥類的蛋有各種顏色和斑紋，主要是因?yàn)榈皻ど系脑策湍懢G素組合而成?？茖W(xué)家在廣東的河源龍蛋殼上也發(fā)現(xiàn)了類似的化學(xué)物質(zhì)，鑒定出其顏色是類似鴯鹋蛋的藍(lán)綠色。人們還發(fā)現(xiàn)北美洲的恐爪龍蛋上具有斑紋，可能是為了偽裝成周圍的植物的保護(hù)色，避免被掠食者偷吃。

現(xiàn)代鳥類的末端尾椎愈合成一塊尾綜骨，而恐龍中的竊蛋龍類、鐮刀龍類和擅攀鳥龍類的某些成員也擁有原始的尾綜骨。屬于竊蛋龍類的尾羽龍，它們的尾巴上還長有扇狀的尾羽，可能和某些現(xiàn)代鳥類一樣，是求偶時(shí)吸引異性的裝飾。

隨著好萊塢大片《侏羅紀(jì)公園》火爆全球，伶盜龍一躍成為世界聞名的恐龍明星。電影中的伶盜龍渾身布滿鱗片。然而越來越多證據(jù)顯示，伶盜龍可能長有羽毛，甚至長有翅膀。2007年9月，古生物學(xué)家在伶盜龍的前臂化石上發(fā)現(xiàn)了羽莖瘤（Quill knobs）的痕跡，間接證明了伶盜龍擁有羽毛。

伶盜龍，分布：蒙古、中國，生存時(shí)間：晚白堊世，種類：獸腳亞目·馳龍科

羽莖瘤結(jié)構(gòu)同樣存在于現(xiàn)代鳥類身上，雖說有翅膀的鳥類不一定長有羽莖瘤（如火烈鳥），但一般來說有羽莖瘤的鳥類都長有羽毛和翅膀。加上伶盜龍的近親如小盜龍、中國鳥龍、振元龍等馳龍類恐龍身上都發(fā)現(xiàn)了羽毛和翅膀化石的印痕，所以伶盜龍也有可能擁有羽毛以及翅膀。

霸王龍長羽毛嗎？直到今天，科學(xué)家仍未發(fā)現(xiàn)霸王龍是否帶有羽毛的證據(jù)。但在霸王龍的遠(yuǎn)房親戚身上，研究人員尋找到了一些關(guān)鍵線索。羽王龍是一種生活在早白堊世我國東北地區(qū)的霸王龍類恐龍，身長9米的它是目前已知體型最大的帶羽毛恐龍。在羽王龍化石上，古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了原始毛發(fā)，最長的一根可達(dá)20厘米。彼時(shí)，羽王龍活躍的區(qū)域是高海拔的寒冷地帶，冬季還會(huì)下雪，長長的毛發(fā)可以起到保暖的作用。

羽王龍，分布：中國，生存時(shí)間：早白堊世，種類：獸腳亞目·霸王龍超科

食繭：恐龍進(jìn)食的秘密

現(xiàn)代鳥類尤其是肉食性鳥類在捕獲并吞食獵物后，會(huì)將獵物身上無法消化的部分（比如骨骼、皮毛和羽毛等）經(jīng)過消化道擠壓成團(tuán)后吐出來。這種團(tuán)塊狀物質(zhì)被鳥類學(xué)家稱為“食繭”，通過辨析食繭中的成分，可以判斷出鳥類吃了什么。古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，食繭并不是鳥類的專屬，在不少恐龍中也能見到。

2018年，古生物學(xué)家在6只近鳥龍化石標(biāo)本的咽喉部及消化道發(fā)現(xiàn)了團(tuán)塊狀的物體，據(jù)推測(cè)這些就是近鳥龍未吐出的食繭。在食繭中，辨認(rèn)出了蜥蜴的殘骸以及魚鱗、魚骨等食物。這一發(fā)現(xiàn)或許暗示近鳥龍也擁有接近現(xiàn)代鳥類吐食繭的本領(lǐng)，它們的消化系統(tǒng)可能也比我們想象地更接近鳥類。然而并非所有恐龍都會(huì)采用吐食繭的方式來處理不消化的食物。古生物學(xué)家在另一種小型帶羽毛恐龍——小盜龍的腹中也發(fā)現(xiàn)了食物的殘骸，但和近鳥龍相比，小盜龍肚中的食物相對(duì)更完整，而非擠壓成塊。研究人員猜測(cè)，小盜龍的消化能力或許比近鳥龍強(qiáng)，獵物身上的骨骼和皮毛等經(jīng)過消化最終會(huì)隨著糞便排出體外。