尽管拥有类似蝙蝠的翅膀,两种小型恐龙,Yi 和 Ambopteryx,却难以飞行,只能笨拙地在它们生活的树木间滑翔。根据由麦吉尔大学教授汉斯·拉尔森领导的一项国际研究团队的新研究,这两种恐龙无法与其他树栖恐龙和早期鸟类竞争,仅在几百万年后就灭绝了。研究结果发表在《iScience》上,支持了恐龙在现代鸟类进化之前通过几种不同的方式进化出飞行的观点。
“我们知道一些恐龙在进化成鸟类之前就能飞行,”麦吉尔大学雷德帕斯博物馆馆长拉尔森教授说。“这向我们展示的是,至少有一支恐龙谱系尝试了一种完全不同的空中运动方式。滑翔在树栖的两栖动物、哺乳动物、蜥蜴甚至蛇中进化了无数次——现在我们有了恐龙的例子。”
Yi 和 Ambopteryx 是来自中国晚侏罗纪的小型动物,生活在大约1.6亿年前。它们的体重约为半公斤,是不寻常的兽脚类恐龙。兽脚类是包括今天所有鸟类的肉食性恐龙。大多数兽脚类恐龙是喜欢地面的肉食动物,但 Yi 和 Ambopteryx 却在树上安家,以昆虫、种子和植物为食。
“一旦鸟类飞上天空,这两种物种由于飞行能力太差,就被挤出了生存空间,”主要作者、玛蒂大学助理生物学教授托马斯·德塞基说。“也许你可以在表现不佳的情况下生存几百万年,但你有来自上方的捕食者,来自下方的竞争,甚至还有一些小型哺乳动物加入其中,挤压它们直到它们消失。”
好奇这些动物是如何飞行的,研究人员使用激光激发荧光(LSF)技术扫描化石,这种技术利用激光光来捕捉无法用标准白光看到的翅膀膜的软组织细节。随后,团队使用数学模型来预测它们可能如何飞行,测试不同的变量,如体重、翼展、翼形和肌肉位置。
“结果很清楚,这些动物无法像鸟类那样飞行,”拉尔森说。“它们没有适应能力,甚至无法接近动力飞行的物理阈值,但它们奇怪的膜状翅膀确实给了它们足够的空气动力学特性来进行滑翔。它们不能与现存的滑翔松鼠或蜥蜴相比,但似乎已经找到了一种真正新颖的方式来获得足够大的翼膜。”
尽管滑翔不是一种高效的飞行形式,因为它只能在动物已经爬到高处时进行,但它可能确实帮助了 Yi 和 Ambopteryx 在它们还活着的时候避开危险。
“现存的滑翔者不会在空中长途旅行,”德塞基说。“这不高效,但可以用作逃生舱。这不是一件好事,但有时是在失去一点能量和被吃掉之间做出选择。一旦它们受到压力,它们就失去了空间。它们在地上无法取胜。它们在空中也无法取胜。它们就这样结束了。”
研究人员现在正在更仔细地研究这些蝙蝠翼和在鸟类起源附近进化的其他羽毛恐龙的肌肉骨骼解剖结构。“在鸟类起源之前,恐龙的多样性让我感到惊讶,”拉尔森说。“我们曾经认为鸟类的进化是从它们的地面恐龙祖先的线性趋势。
我们现在可以修订这个教科书场景,使其成为一个具有爆炸性多样性实验的场景,恐龙独立于鸟类几次进化出动力飞行,许多恐龙拥有完全羽毛的翅膀,但身体太重或翅膀太小,无法离地,现在,一群奇怪的蝙蝠翼恐龙不仅是第一批树栖恐龙,而且是会滑翔的恐龙!我觉得我们仍然只是在表面划痕。”