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侏羅紀善攀鳥龍類揭示膜質翅膀在恐龍中的演化

文章來源:古脊椎動物與古人類研究所   發布時間:2019-05-09  【字號:     】  

  2019年《自然》(Nature)以封面文章發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王敏、鄒晶梅、徐星、周忠和的研究成果:侏羅紀善攀鳥龍類揭示膜質翅膀在恐龍中的演化,展示了在恐龍—鳥類演化歷程中出現大量意想不到的適應飛行的嘗試,與之對應演化出差異顯著的骨骼—表皮衍生物組合。

  在脊椎動物漫長的演化史中,翼龍、鳥類和蝙蝠獨立演化出了形態迥異的飛行結構。相較翼龍和蝙蝠不完整的化石記錄,隨著不斷發現的帶羽毛恐龍和早期鳥類化石,尤其得益于我國中晚侏羅世的燕遼生物群和早白堊世的熱河生物群,有關鳥類飛行起源這一重要科學問題取得了重要進展,而善攀鳥龍類的發現則揭示了“一條匪夷所思的征服藍天之旅”。善攀鳥龍類(Scansoriopterygidae)是恐龍家族中最為怪異的類群,生活在中—晚侏羅世,迄今發現的僅有三個屬種:寧城樹棲龍(Epidendrosaurus ningchengensis)、胡氏耀龍(Epidexipteryx hui)和奇翼龍(Yi qi)。善攀鳥龍類形態特殊,如頭骨高聳、四肢纖細、第三手指(最外側的手指)加長、古老的2-3-4手指指式、尾骨縮短等,儼然是恐龍和鳥類的“混合體”,而它一度被認為是和鳥類具有最近親緣關系的獸腳類恐龍。但上述標本或不完整,或屬于幼年個體,大量形態特征難以觀察,造成它在演化樹上的位置撲朔迷離。2015年徐星等命名的奇翼龍更加為這一類群增添神秘色彩。奇翼龍的前肢附著翼膜,還具有一根棒狀長骨,這樣的長骨在其它恐龍(包括鳥類)中沒有對應的同源結構。因此,奇翼龍被復原成類似翼龍那樣具有膜質翅膀而能夠滑翔。但奇翼龍的標本僅有一件,保存不完整,因此對于棒狀長骨和翼膜的結構還存有爭議。

  2017年周忠和帶領的基礎科學中心團隊在遼寧晚侏羅世地層考察時獲得一件新化石。經過長達一年的室內修理、實驗和對比研究,研究團隊認為其代表一新的善攀鳥龍類,將其命名為長臂渾元龍(Ambopteryx longibrachium)(意指翼龍那樣膜質翅膀和恐龍的混合體)。渾元龍發現于燕遼生物群晚侏羅世早期的海房溝組(距今約1.63億年),其正型標本是目前已知最完整的善攀鳥龍類化石,提供大量形態和生態學信息。渾元龍體長約32厘米,體重約306克。渾元龍在肱骨近端關節面、手指和腰帶形態方面明顯不同于其它善攀鳥龍類,并且具有原始鳥類那樣的尾綜骨,如此縮短的尾骨能進一步將身體重心前移,有利于在飛行/滑翔時保持穩定。更為重要的是,研究人員在渾元龍上發現了和奇翼龍相似的棒狀長骨和翼膜(翼膜中保存有色素體),這一新發現為棒狀長骨和翼膜在善攀鳥龍類中的出現提供了確切無疑的證據。渾元龍體內保存有胃石和疑似尚未完全消化的骨質胃容物,這是在善攀鳥龍類中首次發現的與食性相關的證據,研究人員推測其為雜食性。

  渾元龍的前肢異常加長,甚至超過了中生代多數鳥類