小型獸腳類恐龍飛行潛力研究表明撲翼飛行可能存在多次獨(dú)立起源
小型獸腳類恐龍的翼載荷和起飛動(dòng)力
撰文 | 裴睿
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長(zhǎng)久以來(lái)，使用羽翼的撲翼飛行（flapping flight）被作為是鳥(niǎo)類最具標(biāo)志性的特征的之一。盡管一些非鳥(niǎo)恐龍的化石表明其可能具有與鳥(niǎo)類相似飛行模式，但是撲翼飛行在鳥(niǎo)類及其近親中的演化過(guò)程依然有待研究。
NEW RESEARCH
中生代小型獸腳類恐龍的演化歷史存在多次演化趨同現(xiàn)象，造成了其系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果存在一定的不確定性。作為探索演化問(wèn)題的框架，系統(tǒng)發(fā)育的不確定性限制了對(duì)鳥(niǎo)類飛行起源等形態(tài)功能的演化歷史的精確分析。本次研究在擴(kuò)充虛骨龍類演化矩陣的基礎(chǔ)上，在系統(tǒng)分析時(shí)對(duì)形態(tài)特征使用暗示權(quán)重方法，通過(guò)對(duì)不同的特征賦予權(quán)重以減弱演化趨同造成的分析結(jié)果不確定性。此次系統(tǒng)分析結(jié)果重新支持由馳龍科和傷齒龍科構(gòu)成的單系的恐爪龍類，而近鳥(niǎo)龍類則處于鳥(niǎo)翼類基部，中國(guó)早白堊世熱河生物群的馳龍類成員以及北美的西爪龍（Hesperonychus）被歸入單系的小盜龍類。
近鳥(niǎo)類系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)與部分飛行相關(guān)特征演化
基于新建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)帶羽翼的早期鳥(niǎo)翼類及與其親緣關(guān)系較近的近鳥(niǎo)類的動(dòng)力撲翼飛行潛能進(jìn)行了定量分析。研究中選取兩項(xiàng)指標(biāo)，即翼載荷（wing loading）和起飛動(dòng)力（specific lift）對(duì)相關(guān)化石物種和祖先節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)值估算和重建。分析結(jié)果表明大部分早期鳥(niǎo)翼類和部分非鳥(niǎo)恐龍，如小盜龍（Microraptor）和脅空鳥(niǎo)龍（Rahonavis）達(dá)到了現(xiàn)生可飛行鳥(niǎo)類的翼載荷和起飛動(dòng)力的參考數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，即具有動(dòng)力撲翼飛行的潛力。此外，部分小型非鳥(niǎo)恐龍的翼載荷達(dá)到現(xiàn)生可飛行鳥(niǎo)類的參考數(shù)值，但是起飛動(dòng)力不足，而包括更大型獸腳類恐龍?jiān)趦?nèi)的其它類群兩項(xiàng)指標(biāo)均未達(dá)到現(xiàn)生可飛行鳥(niǎo)類標(biāo)準(zhǔn)。
該研究支持了獸腳類恐龍多次獨(dú)立的撲翼飛行起源，在鳥(niǎo)翼類之外至少識(shí)別出兩次可能的動(dòng)力飛行起源事件（Microraptor和Rahonavis），而一系列非鳥(niǎo)恐龍的翼載荷和起飛動(dòng)力也已接近現(xiàn)生鳥(niǎo)類的參考數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)。研究成果表明在鳥(niǎo)類最初成功起飛的同時(shí)，很多非鳥(niǎo)獸腳類恐龍很可能也已經(jīng)在探索由兩翼輔助的運(yùn)動(dòng)模式，并且其中的一些也成功地扇動(dòng)翅膀，飛向天空，而這些飛行獨(dú)立起源的具體細(xì)節(jié)和模式還有待進(jìn)一步研究。
本研究由中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物和古人類研究所與香港大學(xué)以及阿根廷、美國(guó)和英國(guó)的研究人員合作完成。
注：本文轉(zhuǎn)載自中科院古脊椎所。
