恐龍的故事持續了2億年,而化石就像一張張老照片,訴說著它們的演化與發育史。
恐龍到底是如何生存和演化的?
第113期綠螺講堂,跟著美國自然歷史博物館的餘琮煜老師一起來了解一下吧!
113期現場視頻
一、當我們研究恐龍的時候,在研究什麼?
Dobzhansky (1973)曾說過,生物學中的所有事情,都需要在演化的框架下進行考慮,所以當我們研究恐龍的時候,本質上是在研究恐龍的演化。
那麼,什麼是演化與發育?
1859年達爾文發表了《物種起源》,開啟了演化生物學。1872年德國人海克爾提出重演律,即一個類群的生物,在個體發育的時候,身體的形態會重演演化的軌跡。雖然重演律有一定的錯誤,但卻是科學研究中第一次將演化和發育結合在了一起。
隨著科技的發展,生物學的手段日新月異,可以對基因組進行測序,科學家們又提出了新達爾文主義。而發育學,可以編輯生物的基因後,科學家們便可以研究它們的發育過程,以至於現在我們可以去了解恐龍的演化和發育過程。
下面這張相當於恐龍的家譜。
二、從巨無霸到小小鳥,它們經歷了什麼?
在早期,鳥類到底起源於什麼動物一直存在著爭議,主要有以下三種:
1、Robert Bloom認為,鳥類最早起源於某種槽齒類動物,這種動物的樣子比較像我們今天的蜥蜴或鱷魚。
2、上世紀80年代有人認為,鳥類和現在鱷魚親緣關係最接近,所以應該起源於鱷類。
3、學界主流的觀點認為,鳥類其實是由恐龍這個物種演化而來。
隨著更多帶羽恐龍的發現,特別是中華龍鳥的發現,今天我們普遍認為身邊的萬餘種鳥類都是恐龍的後裔。
至少在距今1.6億年前的晚侏羅紀,地球上就出現了帶羽毛的恐龍,在經過一億年的演化後,非鳥類恐龍中的一支躲過了大滅絕,變成了今天的鳥類。
帶羽恐龍化石
為什麼羽毛能夠被保存下來?
通常我們只看到恐龍的骨骼化石,那麼羽毛是骨骼嗎?
其實,羽毛並不是骨骼,它是一種軟組織。
羽毛的主要成分是蛋白質,你看到的羽毛化石很多情況下其實是細菌的分解產物,而骨骼也是經過與周圍石頭元素的交換而形成的化石。通過對化石中殘留的黑色素體的研究,我們甚至能重建恐龍羽毛的顏色。
在非鳥類恐龍向鳥的演化過程中,飛行能力和羽毛可能出現了不止一次。下面的奇翼龍就擁有與今天蝙蝠類似的皮膜狀的翅膀。
三、最像鳥類的恐龍是哪一種?
哪種恐龍最像現代的鳥類呢?傷齒龍類?馳龍類?竊蛋龍類?善攀鳥龍類?
在餘博士看來,竊蛋龍最像。為什麼呢?
竊蛋龍類
1、在形態上:傷齒龍類和馳龍類都是有牙齒的,但竊蛋龍的牙齒退化成了喙,與現在的鳥類非常相似;竊蛋龍類還有非常發達的羽毛;它們的前肢和鳥類相同是向後摺疊的。
2、在行為上:有非常明顯的孵蛋與育雛行為
科學家發現的竊蛋龍胚胎——葬火龍( Citipati),為竊蛋龍的孵蛋行為提供了很好的證據。
葬火龍( Citipati)
四、恐龍中的模式生物——原角龍
原角龍,是一類體型和山羊差不多大的恐龍,但它卻可以作為恐龍中的模式生物,為什麼呢?
得益於巨大的化石數量,可以說單個物種找到化石最多的恐龍,有400多具,所以原角龍是我們了解最深入的恐龍之一。
不同年齡段的化石顯示出了原角龍生長過程中巨大的形態變化,這不僅能為形態功能學的研究提供證據,也可以讓我們重建當時的生態系統提供很多的證據。
原角龍與伶盜龍搏鬥化石
舉個例子,這是在內蒙戈壁發現的新原角龍標本。上面是原角龍的幼體,下面是成年個體。
可以發現,原角龍的頭盾和鼻角發生了很大的變化。
小時候的原角龍並沒有頭盾,我們便可以猜測頭盾的作用:
1、防禦和攻擊:可能因為它們與父母生活在一起受到保護所以小原角龍不需要頭盾
2、求偶:另一方面可能因為成年原角龍的求偶需求。
另外,原角龍的牙齒與角質喙卻沒有什麼變化。這讓我們猜測,原角龍從小到大的食性並沒有發生太大的變化,也就說原角龍寶寶們早期可能並不是喝奶的,而是和大人們吃一樣的東西。
還有比如通過蛋的化石可以重建它的巢穴,研究它的育雛行為等等。
五、誰是最大的恐龍?
在你心中,最大的恐龍是誰?
馬門溪龍?阿根廷龍?易碎雙腔龍?
蜥腳類恐龍確實是這個星球上存在過最大的陸生生物,它們有著廣泛的時空分布。獨特的身體構造,極高的生長速率與適宜的環境造就了這些中生代的巨獸。
從現有的化石來看,來自阿根廷巴塔哥尼亞高原的巴塔哥泰坦龍可能是最大的蜥腳類恐龍,在美國自然歷史博物館展出時甚至無法把它放進最大的展廳,只好讓它的腦袋從門口探出。
巴塔哥泰坦龍體長37米,臀部高度5.8米,體重估計超過70噸。僅僅是它的大腿骨長度就超過了正常成年人的身高。
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來自世界各地的恐龍化石,還在不斷刷新著我們對恐龍的認知,新的研究方法也讓我們能夠從化石中得出新的信息。
恐龍世界還有很多沒有解答的疑問在等著科學家們的研究,也等待著每個熱愛探索的人。
本文為上海自然博物館(上海科技館分館)原創,
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