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始祖鸟
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拉丁文学名 Archaeopteryx
在空中飞翔的鸟类要保存为化石很困难,这是因为鸟类为了飞上蓝天,在身体结构上发育了轻而中空的骨骼。当远古时期的一只鸟寿终正寝,长眠于地上时,它的纤细的骨骼在风吹、雨淋和日晒的打击下,会逐渐破碎解体,最后变成尘埃;即便落在阴暗的地方,也会有其它食腐动物光顾,在它们饱餐之后,原地将只余下一堆破碎的骨头。只有宁静的湖泊和沼泽,才是鸟类永久安息的理想坟墓。在古代湖边或沼泽地栖息的鸟类,在死亡之后如果恰好坠落在细腻的淤泥中,而且此后的漫长岁月中淤泥缓慢地压实,变成石头,没有被温度、压力摧毁,才最终会保留下那只鸟儿的骨骼,幸运的话,还能在岩石中留下羽毛的印痕。如此苛刻的形成条件使鸟类的完整保存成为奇迹,保存下来的每件远古鸟类化石都价值连城。而且越是古老,化石的价值就越大,始祖鸟从年代上看,确实是人们发现的最古老的鸟类,它生活在侏罗纪。因此人们在教科书中记录了这样一句话:始祖鸟是鸟类的最早祖先。
把始祖鸟划到鸟类家族中,主要是因为它的羽毛。我们用肉眼观察一根羽毛时,看到的是一条中空的茎的两边伸展出排列整齐的“毛发”,似乎结构很简单。只有当我们把羽毛拿到显微镜下观察时,我们才发现,每一条细小的“毛发”上面,还有许多复杂的结构,枝杈纵横,并且有钩状物相连。这是鸟类的羽毛才有的特征。所以,确定一块化石是否属于鸟类的,要从显微结构上看化石上是否有鸟类羽毛独特的细微结构。始祖鸟的羽毛展现出了这些细微的特征,因此理所当然地成为鸟类家族的成员,甚至有人说它就是现代所有鸟类的老祖宗。
同许多古代生物的名字一样,始祖鸟的名字——Archaeopteryx也来源于希腊文,“archaeo”的意思是“古代的”,而“pteryx”则是“翅膀”的意思。所以“Archaeopteryx”直译为“古代的翅膀”,当然,应当翻译为“长着古代翅膀的生物”更合适。但始祖鸟并不是现代鸟类的始祖。 在空中飞翔的鸟类要保存为化石很困难,这是因为鸟类为了飞上蓝天,在身体结构上发育了轻而中空的骨骼。当远古时期的一只鸟寿终正寝,长眠于地上时,它的纤细的骨骼在风吹、雨淋和日晒的打击下,会逐渐破碎解体,最后变成尘埃;即便落在阴暗的地方,也会有其它食腐动物光顾,在它们饱餐之后,原地将只余下一堆破碎的骨头。只有宁静的湖泊和沼泽,才是鸟类永久安息的理想坟墓。在古代湖边或沼泽地栖息的鸟类,在死亡之后如果恰好坠落在细腻的淤泥中,而且此后的漫长岁月中淤泥缓慢地压实,变成石头,没有被温度、压力摧毁,才最终会保留下那只鸟儿的骨骼,幸运的话,还能在岩石中留下羽毛的印痕。如此苛刻的形成条件使鸟类的完整保存成为奇迹,保存下来的每件远古鸟类化石都价值连城。而且越是古老,化石的价值就越大,始祖鸟从年代上看,确实是人们发现的最古老的鸟类,它生活在侏罗纪。因此人们在教科书中记录了这样一句话:始祖鸟是最早的鸟类。 把始祖鸟划到鸟类家族中,主要是因为它的羽毛。我们用肉眼观察一根羽毛时,看到的是一条中空的茎的两边伸展出排列整齐的“毛发”,似乎结构很简单。只有当我们把羽毛拿到显微镜下观察时,我们才发现,每一条细小的“毛发”上面,还有许多复杂的结构,枝杈纵横,并且有钩状物相连。这是鸟类的羽毛才有的特征。所以,确定一块化石是否属于鸟类的,要从显微结构上看化石上是否有鸟类羽毛独特的细微结构。始祖鸟的羽毛展现出了这些细微的特征,因此理所当然地成为鸟类家族的成员,甚至有人说它就是现代所有鸟类的老祖宗。 但是可以从其骨骼里辨认爬行类具有的特征。例如:结构轻巧的头颅在颚上的凹窝里有真正的齿;胸骨很小,没有龙骨,前肢骨骼仍保留3个有作用的指,而没有其它鸟类所有的退化和融合。已演化的后肢带还具有明显的恐龙特点,具有长的骨质尾。其它非特片化的鸟类特征有扁平的脊椎,腹肋条,以及下腿骨的不完全融合。与5块已知骨骼相连接的羽毛印模表明这个生物是鸟。
也正是因为始祖鸟骨骼结构与一种被称为虚骨龙的小型肉食性兽脚类恐龙十分相似,早就有人认为鸟类起源于虚骨龙类,并且推测鸟类的高代谢水平是从那些恐龙中继承来的,也就是说某些小型的肉食性恐龙可能已经是恒温动物了。更有人推测羽毛的开始发展不一定与飞行有关,它在原始的兽脚类恐龙中可能已经普遍存在。
从始祖鸟保留下来的一系列与爬行动物相似的特征可以看出,它适应飞行的各方面构造还很不完善,所以推测它大概还只能在低空滑翔。那么,始祖鸟是怎么从陆地行走变成在天空滑翔呢?科学家对此有两种意见。
一种意见认为它原来是一种善于奔跑的动物。从奔跑开始,在奔跑中用前肢来拍打空气以加快速度,这时候前肢上由鳞片变成的原始羽毛的变异类型在适应这种习性的过程中逐渐得到完善,最终发展出带羽毛的翅膀,由翅膀扑动而开始离开地面到空中滑翔。这种理论称为鸟类飞行起源的“奔跑说”。
另一种意见认为,始祖鸟原来是树栖的,在树上利用带羽毛的翅膀滑翔是一种有利的活动方式,这使前肢上由鳞片变成的原始羽毛的变异类型获得了更多的生存和繁殖的机会,最后终于发展成带羽毛的翅膀而获得飞行能力。这种理论称为鸟类飞行起源的“树栖说”。
后来,根据第5块始祖鸟的标本来看,它不但翅膀上有爪,后趾末端也有尖利而弯曲的爪。这种爪对奔走不利,而对攀缘树枝有利。这似乎支持了树栖说。
这5例原始鸟类化石都是在德国的巴伐利亚州的石灰岩层中发现的,距现在已有1.5亿年了,这些化石被证明为始祖鸟 。这些化石上有清晰的羽毛印痕,而且分为初级和次级飞羽,还有尾羽。它的前肢特化成飞行的翅膀,后足有4个趾,三前一后;锁骨愈合成叉骨,耻骨向后伸长 。这些特征都与现代鸟类相似。但奇怪的是,它的嘴里长着牙齿,翅膀尖上长着三个指爪;掌骨和跖骨都是分离的,还有一条由许多节分离的尾椎骨构成的长尾巴,这些特点又和爬行类极为相似。经研究证明,它是爬行类向鸟类过渡的中间阶段的代表,所以被称为“始祖鸟”。据测定,始祖鸟最小飞行速度是每秒7.6米,它可以鼓翼飞行,但不能持久。始祖鸟是怎样从地栖生活转变为飞翔生活的呢?关于这个问题,有两种说法。一种认为,原始鸟类在树上攀缘,逐渐过渡到短距离滑翔,进一步变为飞翔。另一种认为,原始鸟类是双足奔跑动物,靠前肢网捕小型动物为食,前肢在助跑过程中发展成翅膀。始祖鸟虽然仅仅发现在化石里,但它为鸟类的起源提供了证据,被认作鸟类的祖先。
始祖鸟化石
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南京大学地理科学数字博物馆 http://digitalne.nju.edu.cn/museum/paleontology/shizu.htm
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