翼龍如何實(shí)現飛行？約1.*億年前中國哈密翼龍化石研究揭秘

用于本次研究的哈密翼龍肩帶等化石標本哈密。　中新社記者 孫自法　攝

中新網(wǎng)北京2月22日電 (記者 孫自法)地球上會(huì )飛的脊椎動(dòng)物目前所知僅翼龍、鳥(niǎo)類(lèi)和蝙蝠三類(lèi)，它們中唯一絕滅的翼龍是最早演化出動(dòng)力飛行的爬行動(dòng)物，早于鳥(niǎo)類(lèi)約7000萬(wàn)年征服藍天哈密。翼龍是如何實(shí)現飛行的？其飛行機制與鳥(niǎo)類(lèi)、蝙蝠有何異同？

研究人員展示本次研究的哈密翼龍肩帶化石標本哈密。　中新社記者 孫自法 攝

中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所(中科院古脊椎所)汪筱林、周忠和研究團隊與中國科學(xué)院大學(xué)、中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院合作，通過(guò)對采自中國新疆早白堊世(約1.*億年前)哈密翼龍化石肩帶形態(tài)學(xué)與骨組織學(xué)的最新研究發(fā)現，翼龍的飛行機制既有與鳥(niǎo)類(lèi)和蝙蝠的相似性，又有自身的獨特適應哈密。

這項揭示翼龍飛行機制的重要研究成果論文，近日在國際專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)期刊《解剖學(xué)記錄》(The Anatomical Record)中國古生物專(zhuān)輯上在線(xiàn)發(fā)表哈密。

中科院古脊椎所博士吳倩介紹本次研究成果哈密。　中新社記者 孫自法 攝

與鳥(niǎo)類(lèi)有哪些相似性哈密？

論文共同第一作者、中科院古脊椎所博士吳倩介紹說(shuō)，翼龍的皮膜翼讓一些早期學(xué)者認為它們的飛行類(lèi)似蝙蝠，但隨著(zhù)研究揭示翼龍與鳥(niǎo)類(lèi)具有更近的系統發(fā)育關(guān)系，后來(lái)的學(xué)者更多以鳥(niǎo)類(lèi)作為翼龍飛行研究的參照對象哈密。

研究團隊此次對新疆哈密約1.*億年前地層中的哈密翼龍肩帶骨骼化石研究發(fā)現哈密，兩者飛行機制主要有兩方面相似性：

中科院古脊椎所博士吳倩展示介紹哈密翼龍肩帶化石標本哈密。　中新社記者 孫自法 攝

一是形態(tài)學(xué)研究方面，通過(guò)對哈密翼龍肩帶進(jìn)行計算機斷層掃描(CT)三維模型重建和形態(tài)學(xué)分析表明，翼龍喙上肌如同鳥(niǎo)類(lèi)一樣繞行頂烏喙突內側連接肱骨近端，頂烏喙突可實(shí)現類(lèi)似的滑輪功能，翼龍可能如鳥(niǎo)類(lèi)一樣利用喙上肌收縮實(shí)現翅膀上揚哈密。

二是對翼龍肩臼窩的組織學(xué)研究發(fā)現該位置疑似保留有軟骨組織，表明翼龍的肩臼窩可能與鳥(niǎo)類(lèi)一樣具有厚實(shí)的關(guān)節軟骨以緩沖飛行壓力哈密。

哈密翼龍肩帶組織學(xué)特征哈密。　中科院古脊椎所 供圖

獨特飛行機制有何表現哈密？

論文共同第一作者、中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院博士后陳鶴指出，翼龍缺少叉骨、肩胛骨與背椎構成關(guān)節，且有愈合的肩胛烏喙骨等特征，這些則明顯與鳥(niǎo)類(lèi)不同哈密。其肩胛骨與烏喙骨在個(gè)體成年之前就已完全愈合，代表了翼龍飛行演化過(guò)程中獨特的肩帶適應，也表明翼龍并未如鳥(niǎo)類(lèi)一樣，伴隨飛行的演化而出現分離的肩胛-烏喙骨關(guān)節。

與哈密翼龍頭骨等化石保存在一起的肩帶標本哈密。　中科院古脊椎所 供圖

翼龍肩臼窩和肱骨頭均呈現凹陷的關(guān)節面，這可能會(huì )限制肱骨頭在肩臼窩中的旋轉，表明翼龍可能通過(guò)其他特殊機制控制前臂旋轉，以便在飛行中改變翼面形態(tài)哈密。

至于翼龍這些獨特適應對飛行的具體影響，研究團隊認為還有待進(jìn)一步研究來(lái)揭示哈密。

哈密翼龍肩胛烏喙骨與鳥(niǎo)類(lèi)肩帶形態(tài)對比，以及肩關(guān)節和喙上肌重建示意圖哈密。　中科院古脊椎所 供圖

后續研究方向是什么哈密？

論文通訊作者、近二十年來(lái)帶領(lǐng)科考隊對哈密翼龍及其沉積地層持續開(kāi)展野外考察和研究工作的汪筱林研究員表示，一般認為，翼龍具有較強的飛行能力，滑翔、鼓翼飛行和翱翔三種飛行方式都可以，但涉及到與鳥(niǎo)類(lèi)和蝙蝠兩類(lèi)飛行脊椎動(dòng)物的異同及其具體的飛行機制，此前一直不是很清楚哈密。

他說(shuō)，這次研究是中科院古脊椎所翼龍和鳥(niǎo)類(lèi)兩個(gè)主要研究飛行脊椎動(dòng)物團隊合作的成果，研究重點(diǎn)從哈密翼龍肩帶的宏觀(guān)形態(tài)學(xué)和微觀(guān)骨組織學(xué)兩個(gè)角度入手，發(fā)現翼龍的飛行機制比較復雜，既有與鳥(niǎo)類(lèi)的相似性，又有與蝙蝠的相似性，更有自身的獨特適應，后續仍有巨大的研究空間和潛力哈密。

論文作者之一、中科院古脊椎所副研究員蔣順興指出，本次研究重點(diǎn)是翼龍與鳥(niǎo)類(lèi)飛行機制比較分析，較少涉及與蝙蝠飛行的相似性和差異性哈密。因為翼龍與蝙蝠都是通過(guò)骨骼帶動(dòng)皮膜實(shí)現飛行，而皮膜質(zhì)的翅膀也無(wú)法像飛羽一樣產(chǎn)生空隙，因此，翼龍需要有其他方法來(lái)調節翅膀形態(tài)以減少飛行阻力，下一步，要圍繞這個(gè)問(wèn)題對同樣具有皮膜翼的蝙蝠肩帶進(jìn)行深入研究來(lái)尋找答案。(完)