不知不覺,遨遊星空在這個地球上已經有3億多年的歷史了。
第一個實現飛行的動物,屬於昆蟲。在距今3-3.5億年前,昆蟲家族已經開始演化出翅膀的結構。具有能夠飛翔的翅膀,這是生命在地球上的一次偉大變革。從此之後,生命開始了太空的徵服之旅。
翅膀是一個神奇的東西。在講今天的主角之前,先要了解一下不容易被察覺的現象,那就是:無論什麼鳥類,都是一對翅膀,而蜻蜓和蝗蟲等小型昆蟲類動物才會出現兩對翅膀,也就是四個翅膀。
四個翅膀的蜻蜓
或許很多人會不解,為何特別強調一對翅膀,兩對翅膀?這個真的那麼重要嗎?
昆蟲屬於小型無脊椎動物,也是外骨骼動物,這類生物既沒有沉重的脊椎,也沒有很複雜的肌肉系統。這不但使得它們的體型嬌小,而且身體輕盈,因此減輕了飛行的負擔。
如果細心觀察就會發現,即使是在昆蟲家族,具有兩對飛行翅膀的昆蟲,也存在很大差別,真正兩對翅膀都用來飛行的昆蟲,實際上也是不多的,蜻蜓在昆蟲家族中屬於比較古老的種類,而後演化的一些種類,都改變了飛行模式,儘量把兩個翅膀賦予不同的功能,比如甲蟲和蝗蟲,前翅變硬加厚,後翅變得更大更寬,這樣前翅主要起到保護後翅的作用,而後翅則主要用來飛行。
四個翅膀的蝗蟲
即使是兩對翅膀都用來飛行的種類,也花了一點小心思,比如蟬,在前翅的末端和後翅的前端,實際具有很小的「鉤子」,通過這種結構,把兩個翅膀聯繫起來,從而保證前後翅同時擺動,實際上也就是保證飛行時儘量類似於一對翅膀。
而另一些昆蟲更為激進了,比如說蜂,直接讓一對翅膀退化了,成為起到平衡作用的棒狀。
蜜蜂后翅退化成了平衡棒(網絡)
為什麼所有的鳥類都儘量避免兩對翅膀飛行?我們知道,飛行本身就是一個非常消耗能量的運動方式。而用兩對翅膀飛行又比只用一對翅膀飛翔更加耗能。另外使用兩對翅膀進行飛行時,需要極其複雜的身體平衡輔助,這從某種意義上說,這也增加了飛行控制的難度,從而大大影響了飛行的效率。
不得不說,蜻蜓真的是非常神奇的動物,蜻蜓是昆蟲家族中少有的雙翅飛行卻控制得很好的種類,而且飛行能力極佳。更特別的是,昆蜻蜓是整個昆蟲家族中較早演化出來的種類之一。真正意義上的一出場就是巔峰。蜻蜓從演化上說是比較保守的,直到今天,蜻蜓在兩億多年的歷史中,身體結構並沒有巨大的變化。
除了昆蟲之外,利用翅膀進行飛行的還有翼龍,巨大的翼龍一度統治了遠古時代的天空。特別是一些大型的翼龍,翅膀可以達到3.5米,比得上一架小型客機了。然而,翼龍也是一對翅膀飛翔的動物,而且它和蝙蝠一樣,利用的是膜質結構形成翅膀,而不是羽毛。今天要說的四翼神獸並不是翼龍。而是一種被稱作小盜龍的恐龍。小盜龍是脊椎動物之中,極為罕見的兩對翅膀飛行的脊椎動物。
翼龍,膜質飛行(網絡)
小盜龍是一種小型的恐龍,體長不足一米。世界上第一隻小盜龍化石發現於我國遼西的白堊紀地層之中,它生活的時代距今約1.1-1.2億年前。它是世界上較小的恐龍家族成員之一,大小大概一隻雞那麼大。
小盜龍的發現,曾經轟動一時。因為當時的學術界已經發現,恐龍可能是鳥類的祖先,並從一些恐龍身上發現了絨毛。但這些絨毛被一群反對恐龍是鳥類的祖先這一觀點的學者批評,他們認為這種證據很不充分。畢竟鳥類的羽毛十分特殊,不是僅僅有絨毛就能說明二者之間的親密關係。
小盜龍化石和羽毛部分(網絡)
然而小盜龍和其它帶真正羽毛的恐龍發現,進一步證實了恐龍是鳥類的祖先。然而從這種意義上說,擁有兩對翅膀的小盜龍是一個異端。因為我們今天看到的所有鳥類,都是一對翅膀飛行。
正是這種四個翅膀的怪物被發現,引起了更多的爭議。比如說,既然鳥類起源於恐龍,而恐龍本來是在地上行走和奔跑的,那麼到了白堊紀它們又為什麼會飛了呢?到底是什麼因素導致了它們獲得飛行的能力?
從爬行動物到鳥類的演化(網絡)
其中一部分學者認為,可能是像小盜龍這種會爬樹的恐龍,最終會爬上樹幹,來到樹的高處。最後就像猴子或其它棲息在樹上的物種一樣,在樹林裡從一棵樹跳躍到另一棵樹,並在這種滑翔的過程中,逐步獲得飛行的功能。
滑翔起源假說(網絡)
而另一部學者卻認為,事實可能不是這樣。隨著物種之間的競爭變得越來越激烈。小型的恐龍需要躲避大型動物的捕獵,同時還需要捕食會飛的昆蟲。隨著這種競爭關係,奔跑越來越不能滿足需求,從而學會了飛行。
飛行的奔跑起源假說(網絡)
當然,關於小盜龍的爭議遠不止這些,還比如:後來的鳥類都是一對翅膀飛翔的,那麼是否也有四個翅膀的鳥類,或者未來會出現四個翅膀的鳥,或者以前出現過四個翅膀的鳥?只是到目前還沒有發現具有四個翅膀的鳥類。而最像鳳凰的這種小盜龍,卻在短暫的一個地質歷史時期,就在地球上消失了。
小盜龍,最像鳳凰的物種(網絡)
既然鳥是恐龍演化過來的,現在四個翅膀的恐龍被發現了,那麼會不會就在早期,鳥類也一樣?只不過在演化過程中,那種具有四個翅膀的鳥和小盜龍一樣,被歷史證明四個翅膀確實「很累」,從而被歷史淘汰了,只留下兩個翅膀的鳥類,繁衍出如今眾多的後代呢?早在1915年,就有古生物學家提出過這種觀點,就是鳥類其實也有四個翅膀的演化階段。但即使是這個學說的提出者,也沒有堅持這種觀點。畢竟,即使是今天也沒有真的發現有四個翅膀的鳥類。