大家都来“争个鸟”
古生物学家解析恐龙与鸟类分类关系各派假说及争议

http://www.thebeijingnews.com 来源:新京报
 
 

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鸟类骨骼结构美国学者以其独特的膝行方式判定鸟类并非恐龙的后裔。 
 
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顾氏小盗龙化石。它被认为是最早学会飞行的恐龙。
 
 
前段时间，科学家们在一个有着8000万年历史的鸭嘴龙化石中探测到了血管和其他的结缔组织，发现恐龙与鸟类有着来源一致的胶原缩氨酸，更证明了鸟类由恐龙演化而来的假说。然而，对于鸟类起源和鸟类飞行的演化史，现在仍然存在各种说法，争论不休。

1 还有一派挺“初龙”

“关于鸟类起源有六七种说法。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员徐星表示，“比如说鸟类从鳄型动物演化而来；恐龙本身就不是一个单系，其中一个系演化成鸟；有些恐龙和鸟其实属于一类动物等等。”但现在比较流行的主要有两种说法，一般认为鸟类是从小型兽脚类恐龙演化来的，后来又有人提出鸟和恐龙都是由初龙类演化来的。

兽脚类包括霸王龙、迅猛龙等人气很高的恐龙。它们用长长的后肢支撑身体运动。显示小型兽脚类恐龙与鸟类有关的证据有很多，比如说两者的骨骼结构长得很像，著名的“热河动物群”中，很多兽脚类恐龙都长有羽毛，其中一些甚至可能会飞。其他证据还包括：恐龙蛋化石与鸟蛋非常相似，恐龙和鸟一样由雌性守巢孵卵等等。

相比起来，另外一说中的“初龙”就不太有名了。“初龙”的学名是“Archosaur”，意为“古爬虫类”，大约在距今2.5亿-2.9亿年前的二叠纪到三叠纪早期出现，被普遍认为是鸟类、恐龙、鳄类和翼龙的共同祖先。一般认为，初龙类有几个特点，第一是牙齿长在牙槽里，这样不容易在捕猎或进食的时候被扯下来。第二是在眼睛和鼻孔之间的颅骨上有开缝，很像鳄类的头骨。这对于爬行动物又长又重的头骨有减重的作用。它的颌骨上也有缝，能起到减重的作用。

它的股骨头上有第四个脊状突起，这样就可以附着更多的肌肉，最终演化出恐龙和鸟类那样强壮的用来直立行走的后腿。在复原图上，初龙往往被画成小巧、灵活，有时能用两只后腿奔跑，介于蜥蜴和恐龙之间的爬行动物。在二叠纪，哺乳动物的祖先下孔亚纲的动物曾经称霸，但是三叠纪初的地球大灾变让它们大多灭亡，而初龙类及其演化品种迅速占领了地球。

2 “恐龙说”一直被挑战

长时间以来，鸟类起源于小型兽脚类的说法一直占统治地位，但也一直受到来自各方面的挑战。最近，美国俄勒冈州立大学的研究小组就通过和鸟类呼吸有关的独特结构反驳了“兽脚恐龙说”。

该校生物学教授鲁本（John Ruben）表示，动物学家知道，鸟类的股关节活动范围相当小，而膝关节活动性很强，这让鸟类成为陆生动物里少见的“膝行者”。

很多人以为鸟类的膝关节“向后弯”。其实鸟类“卧下”时着地的是踝关节，而膝关节是超市里卖的肉鸡“琵琶腿”打弯儿的那个地方，鸡在奔跑的时候这个关节活动得很厉害。该研究小组认为，鸟类的股关节相对固定，才能让它的呼吸器官———肺和气囊不至于被压瘪。鸟是恒温动物，而现生爬行类动物都是变温动物，鸟类需要相当于同重量爬行动物20倍的氧气，所以它们演化出了一套独特的呼吸系统以提高气体交换率。除了肺以外，鸟类还演化出了气囊，气囊是鸟类伸出肺外、分布于内脏间的膨大的膜质囊。它们的股关节周围有着非常复杂的系统，以支撑它们的肺和气囊。而之前被认为是鸟类祖先的兽脚类恐龙的股关节的活动性相当强，所以这些学者质疑鸟类是从小型兽脚类恐龙演化来的结论。

该大学的动物学家奎克（Devon Quick）表示，他们认为鸟类并非由兽脚类恐龙演化而来，但认为鸟类和恐龙有共同祖先，那很可能是初龙类。

对于俄勒冈大学学者的说法，徐星认为他们的思路有问题。因为他们的论据是基于现代已经高度特化的鸟类的研究，没有考虑到鸟类漫长的演化过程。研究已经证明，和现代鸟类骨骼有很大相似之处的古代鸟类的呼吸方式和兽脚类恐龙很相似，和其他的恐龙有明显差别；而恐龙和典型的爬行动物（比如蜥蜴）的呼吸方式也是有明显差别的。这样可以建立起一个明确的序列关系：典型的爬行动物-其他恐龙-兽脚类恐龙-古代鸟类-现代鸟类，可以证明典型的爬行动物经过演化，逐渐产生出现代鸟类的呼吸方式。所以单纯从一个骨骼结构的细节和呼吸方式来否定鸟类是从小型兽脚类演化来的，是站不住脚的。

3 “奔跑”、“滑翔”促鸟飞

那么，鸟类又是如何演化出飞行的本领呢？普遍认为，演化出飞行的第一步是演化出羽毛。兽脚类恐龙在演化成鸟类之前，就已经演化出了羽毛。徐星说，很难定义“羽毛”到底是什么，因为其复杂程度相差很大。现代鸟类的羽毛很复杂，比如飞羽的羽片由许多羽枝和羽小枝组成，可以像拉链一样扣合在一起，早期鸟类的羽毛没有这么复杂。羽毛也是经过漫长演化形成的。有些现生蜥蜴长有加长的鳞片，有人认为它是散热用。恐龙身上这样的鳞片可能后来演化成了羽毛，反而有利于保温。也有人认为羽毛最开始时是起展示作用，用来吸引异性的注意，也有人认为它和恐龙的孵卵行为有关。现在对于鸟类飞行的演化，主要有两种说法，一种是所谓的“奔跑说”，就是地栖恐龙为了追逐猎物，用奔跑路加扇动翅膀的方式短暂升空，最终演化出飞行的本领；另一种说法是“滑翔说”，也就是说演化成鸟类的恐龙原本是树栖动物，有时会展开翅膀从一棵树滑翔到另一棵树，逐渐“学会”了飞翔。徐星本人表示倾向于后一种说法。

最近，美国蒙大纳州蒙大纳州立大学的戴尔（Ken Dial）又来添乱，提出了“爬坡说”。自称是“实验功能形态学家”的戴尔用每分钟1000格的摄影机拍摄鸟类的运动过程。他用山鹑作为实验对象，把小山鹑放在斜坡上，赶着它往上爬。戴尔发现，如果坡度比较缓，小鸟根本不扇动翅膀；如果更陡些，它会扇动翅膀辅助爬坡，坡越陡扇得越厉害。当山鹑的翅膀长成之后，它能爬上完全垂直的“坡”。戴尔表示，扇动翅膀辅助爬坡可能最终让恐龙演化成会飞行的鸟类。

对于“斜坡说”，徐星表示，他们的研究是基于现代鸟类，其可信性仍然有问题。如果接受这种说法，也很难说它支持“奔跑说”还是“滑翔说”。如果一只恐龙老是往树上爬，慢慢就成树栖动物了，它也可能会往下跳滑翔一下。其实，鸟类的飞翔是个复杂的过程，可能是几种因素的结合，比如并不一定只有地栖的恐龙会在奔跑的时候扇动翅膀，滑翔的树栖恐龙也可能会在这个过程中扇动几下翅膀往上飞。

总之，关于鸟类的起源、飞行的起源还将继续争论下去。

 
 
新知专题采写/本报记者 刘铮
特约撰稿/邢立达
本专题感谢： 徐星（中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员）