书城科普自然界未解之谜全集
14756700000014

第14章 海洋动物之谜(5)

人们或许会认为:唾液变成毒液有固定的过程。没有,有些蛇制造的毒液和别的蛇制造的毒液在各方面都不相同,就像砒霜不同于马钱子碱一样,效果也不同,一种毒液作用于神经,另一种毒液作用于血液。制造作用于神经的毒液的毒蛇包括马姆伯蛇和眼镜蛇,它们的毒液叫“神经毒害液”。蝰蛇(小蝰蛇)和响尾蛇制造作用于血液的毒液——血毒液,即人们知道的溶血素。这两种毒液都是令人难受的,血毒液令人难受得多。据说,神经毒液是这两种毒液中较原始的一种,而血毒液,可以说,是一种较新的根据“改进的配方”“生产”的产品。尽管如此,神经毒液在人身上起作用比血毒液快得多。不过,这没有什么关系。蛇具有毒液不是专用来对付人的,而是用来对付像老鼠、青蛙这样的捕获物的。毒蛇的毒液在这些动物身上几乎是立即起作用的。

鸟类未解之谜鸟类的祖先之谜

导言:鸟类是由恐龙的一个分支进化来的,这一点已经没有什么疑问了。问题是:它是由哪种恐龙进化来的。恐龙属爬行动物,从爬行到飞翔,这中间差距太大了,一定还有不为人知的过渡阶段。科学家提出了一些假说,终因找不到证据,还依然假说着。多年来对鸟类的起源人们一直感到迷惑,直到19世纪,科学家们才把注意力集中到鸟类古化石研究上,希望能从中探索出鸟类由来的奥秘。

近些年来,由于我国辽西地区发现了大量的古鸟类和具有羽毛著毛状皮肤衍生物的恐龙化石,一次一次震惊了世界,为解释鸟类的飞行起源问题提供了非常好的研究材料,也使得鸟类的起源成为当今古生物学最热点的一个问题。一般认为,鸟类是由某种手盗龙类恐龙演化而来。手盗龙类是兽脚类恐龙中的一支,主要包括驰龙类、窃蛋龙类、镰刀龙类和伤齿龙类等几大类群。

伤齿龙类是一类非常奇特的恐龙,它们的形态同时具有几个恐龙类群的特点。尤其是伤齿龙类的脑颅和早期鸟类非常相像。膨大的脑颅显示这类恐龙具有相对较高的智力水平,能够适应较为复杂的环境。

中国猎龙生活在大约1.3亿年前的今中国辽西地区,它体长不足1米,嘴里长着细小的牙齿,脑颅膨大,前肢能够像鸟翅膀一样侧向伸展,后肢修长,具有很强的奔跑能力。中国猎龙是伤齿龙类中最原始的属种,它具有过渡色彩的形态,正是古生物学家们长期以来所努力寻求的。从某种意义上讲,中国猎龙是连接伤齿龙类和驰龙类及鸟类的一个缺失环节,为我们理解鸟类起源的发生提供了重要的信息。

鸟类起源的研究近年来虽然取得了许多进展,但人们对于这一演化事件的发生和过程仍然所知甚少。很多古生物学家认为鸟类可能起源于某种类似驰龙类的小型恐龙,但也有不少人把伤齿龙类作为和鸟类关系最近的类群,除此之外还存在着其他一些假说。

相对而言,驰龙类的头后骨骼形态和鸟类更为接近,而伤齿龙类的脑颅形态则非常近似早期鸟类。另外,其他一些恐龙类群也具有许多鸟类特征,比如属于窃蛋龙类中的尾羽龙的一些特征分布使得恐龙向鸟类进化的过程显得异常复杂,令古生物学家们困惑不已。

在从恐龙向鸟类演化的过程中,存在着一个个体变小的趋势。毫无疑问,这一演化趋势对于鸟类起源是很重要的,因为鸟类要飞上蓝天,其体重必须要减轻到一定程度,否则鸟类很难腾空而起。从分析的数据看,原始的驰龙类和伤齿龙类的个体大小和原始鸟类几乎一样,这为鸟类飞上蓝天创造了条件。

然而,后期的演化则变得复杂起来。在鸟类这一支系中,个体继续变小。在驰龙类和伤齿龙类这两个支系中,情况则有所不同,原始的驰龙类和伤齿龙类个体虽然很小,但进步的种类则出现逆转,个体没有变小反而变大。这种个体大小的反向进化同时伴随着其他一些特征的反向进化。进步的驰龙类和伤齿龙类的很多形态特征退回到更原始的兽脚类恐龙的状态,也出现逆转,与鸟类形态差异越来越大。比如,中国猎龙具有能像鸟类一样拍打的翅膀;进步的伤齿龙类的耻骨和其他大多数兽脚类恐龙一样伸向前腹方,而不是像鸟类一样伸向后腹方。这种异常的变化使得恐龙向鸟类进化的过程显得更加复杂,导致了很多争论。

主要的有两种假说,一种是地栖起源假说,一种是树栖起源假说。

地栖起源假说认为,鸟类的祖先类型生活在地上,前肢用于捕食猎物,后肢发达,适于奔跑并能跳跃。开始的跳跃是短距离的,进而可以进行长距离的跳跃和短距离的滑行,最后演化为真正的飞行。

树栖起源假说认为,鸟类的祖先类型在飞上蓝天之前,有一个树栖生活阶段。开始它们可以在树和树枝间进行短距离的跳跃,进而可以进行短距离跳跃、短距离滑行、长距离滑行,最后演化成飞行。现在越来越多的证据显示,鸟类飞行起源于树栖的祖先动物,具体地说是一类小型个体的兽脚类恐龙。

当然,鸟类起源的研究依然存在颇多争议,脊椎动物演化历史上的这一重要事件依然存在许多不解之谜。

我国辽西的兽脚类恐龙化石的研究,不仅为鸟类恐龙起源说提供了重要和直接的证据,还极大地促进了人们对恐龙向鸟类演化的过程的理解。

目前,许多古生物学家正致力于寻找更早的手盗龙类,希冀发现鸟类的直接祖先。从理论上推测,这种恐龙毫无疑问生存于晚侏罗纪或者更早的时代。已知和鸟类形态接近的恐龙大多出现在始祖鸟之后,中国猎龙的生存时代早于其他发现于辽西的带羽毛恐龙,但依然晚于始祖鸟的生存时代。我国具有丰富的侏罗纪陆相沉积,很有希望发现更早的手盗龙类。希望不久的将来,我们能够在中国的大地上发现飞向天空的第一条恐龙,解开鸟类起源这一千古之谜。

鸟类由来之谜

导言:对鸟的起源的研究,起步时间不长,但一起步,这一研究领域就呈现出热闹景象。近一个世纪以来对鸟类研究成果显著,获得了大量有价值的资料,尤其是中国辽西发现了带羽恐龙化石,给研究界带来一片惊喜。但问题是,这些恐龙似乎比始祖鸟的生存年代要晚,也就是说,鸟类的起源还要早一些,那么始祖鸟的祖先又是谁呢?科学家们还在等最新的化石发现。在自然界里,鸟类是最富有生气的动物之一。鸟类是大自然的歌手,悦耳的鸟歌响彻田野、山林;鸟类的羽毛会随着季节的变更而变化,以色彩缤纷的体羽装饰了自然界。鸟类的足迹几乎遍及世界各个角落,不论是陆地、海洋,还是在空中,鸟类是除鱼类外,数量最多的脊椎动物。

然而,鸟类从何而来,它的祖先是谁?这一直是生物科学家探索之谜。

近100多年来,人们在这方面的研究工作是大量的,从而获得了大量的科学资料。虽然,这个谜底还没有最后揭开,但是人们已经找到了比较正确的研究方法,有了比较一致的看法。

1861年,人们首先找到了最早的鸟类化石。这就是始祖鸟化石,为大家公认的最早的鸟类代表。始祖鸟的化石是在原德意志联邦共和国巴伐利亚省索伦霍芬附近的石板石灰岩中发现的。化成石头的鸟已经在岩石里静静地度过了1.4亿年的漫长时光。如果按照化石复原画出来,我们在画面上看到的这种远在人类还没有出现之前的鸟是与现代鸟类有许多不同之处的。它的嘴的两颚生有牙齿,极像爬行类动物的蜥蜴的嘴;两只翅膀的尖端分别长着3支细长带爪的指;“尾巴”是由20多节可动椎骨组成,也很像爬行动物的长尾。但是,始祖鸟主要表现是鸟的特征。这种和乌鸦差不多大小的鸟浑身披着羽毛。它可能不大会飞,常常利用羽翼尖端的爪爬上树木,然后作一些滑翔飞行。

相传鸟是由爬行动物演变过来的从现代鸟类的身上,我们无法断定鸟类是从什么动物演变而来的,但从始祖鸟身上,我们可以看到许多近似爬行类动物的特征。这就直接证明了鸟类是从远古时代的爬行类动物进化而来的。至于它是由哪种爬行类动物进化而来,我们还只能作出推测。例如,我们从始祖鸟的特征出发,在早已绝灭的一种爬行类动物身上也发现了这种相似之处。这种爬行动物叫槽齿类动物,它的颚上也有细牙,长尾也是由多结的椎骨组成,奔跑时身体半直立着,用长尾来平衡身体。更重要的是,覆盖它身体表面的鳞片有着羽毛状的花纹。

当然,鸟类从地面爬行类动物分支演变发展成今天在天空飞翔的鸟类,是经过了非常漫长的过程的。也可以说,生活环境的变迁,使一支爬行类动物朝着空间的生存发展了。可以这样推想:一种小型的爬行类动物,也就是始祖鸟的祖先——“原始鸟”由于环境的逼迫,曾在树上过着攀缘觅食的生活;短促的滑翔更能适应找食和逃避敌人,前肢发展了,成了扇翼,后肢更健壮而有握力,适应树上的栖息生活。逐渐地,鳞片演变成羽毛,翼羽增大,骨质变轻,胸肌发达,更便于滑翔中的飞行。最后,飞向天空的鸟类终于进化出来。这个过程,大约有一亿年以上的演化过程,爬行类的一支才发展成现代鸟类的样子,而始祖鸟只是这长长变化史中的一个环节。

遗憾的是,鸟类的演变之谜还是不十分清楚,主要是人们所掌握的古代鸟类化石太少了。珍贵的始祖鸟化石,至今也只在全世界找到五具。鸟类的骨骼空,骨壁薄,如果遇上不合适的自然压埋条件,是很难成为化石的。现在发现的比较完整的鸟类化石,几乎都是从石灰岩、沥青岩和硅藻土等沉积中找到的。

所以,最原始的鸟类到底是从哪种爬行动物演化而来的?它们又是什么样子?经过了什么样的演变过程?这都还有待于现在和将来的鸟类学家及鸟类爱好者去研究、解答。

鸟类飞行之谜

导言:会飞——是绝大多数鸟类的第一特征,所以,人们常说,像鸟儿一样飞翔,海阔凭鱼跃,天高任鸟飞嘛。但鸟儿为什么会飞呢?因为鸟儿长着一双翅膀,但有的鸟儿也长着翅膀,为什么就飞不起来呢?科学家对鸟儿全身结构进行了全面研究、发现,有翅膀只是会飞的一个原因,还有很多因素对飞翔也很关键……鸟类应该是这个世界上最“自由”的动物。然而,鸟类是凭什么飞上天空的呢?要回答好这个问题,还颇费周折呢。

一般的回答是,“鸟儿能飞是因为有一双翅膀”。这又对,又不对。鸟儿当然是因为有双翼扇动着才使身体上升。但是,要知道,鸟的各个部位都和飞行有关,鸟的特征几乎都是为适应飞行而演变过来的。首先,鸟类的骨骼都很轻,它的骨头里大都有空腔并充满着空气。一只十多千克重的大鸟,它的骨骼的重量会轻得不到半千克,这就很适合飞行。

鸟类的胸骨上,大都有三角形的突起,像船体底部的龙骨,因而叫“龙骨突”。龙骨突可以扩大胸肌的固着面,使飞行耐久而有力。例如,家鸽龙骨突上的胸肌重量竟是自身体重的一半,这就为鸽子的飞行产生了强大的动力。善飞的鸟,它们的飞翔肌肉在体重上都占了很大的比例,后肢的肌肉却大大地退化了。

鸟类没有贮存粪便的直肠,也没有膀胱贮尿。鸟类的粪便会随有随排,这样可以减轻体重,有利飞行。飞行中的鸟类的呼吸系统也是很特殊的。它既有肺,又有气囊。气囊是为鸟在飞行中贮备足够氧气的器官,使鸟儿不会因高空飞行氧气不足而停滞不前。鸟类体内的气囊有9个,不但为运动提供氧气,而且也减轻了鸟体的比重,保持了飞行的平衡。

鸟儿的飞行运动是激烈的,这样激烈的动作要求血液循环迅速,心脏搏动有力。所以,在脊椎动物中,鸟类的心脏与体重的比例是最大的。它的心脏跳动频率极大,每分钟一般都可以跳动300~500次,这在哺乳动物中也是很少见的。在鸟类的感觉器官中,眼睛最为发达,听觉次之,味觉就大大退化了。这也是适应飞行生活的结果,因为在飞行中的主要定向器官是眼睛。鸟儿的眼睛不但大,而且善于远视,能从高空看清地面细小的猎物,在疾飞中追捕昆虫。它们的眼睛球体内外也特别坚固,能抵御急速飞行的强大空气流的压力。

鸟类的羽毛是轻盈而坚韧的,特别是双翼上着生的飞羽大而坚硬,拨动可以起风声,这种羽毛又叫“拨风羽”。拨风羽直接着生在翼骨上,不像别的羽毛都是从皮肤上发生的。飞羽是主要的飞行羽毛,如果将飞羽用胶布包上,鸟儿就无法飞腾而起了。

鸟类的身体是最适合飞行的体型,几乎都是纺锤状的流线型,全身的羽毛都向身后方贴体,不但减小了飞行的阻力,而且在飞行中还会产生“浮力”。难怪现代飞机的体形,都趋同于鸟体的流线型。

当然,鸟类的主要飞行器官是翅膀,而在飞行中变换方向的舵是尾巴。鸟类的腾空飞起,和它的翅膀能有效地增加升力有直接关系。鸟翼的前缘厚,后缘薄,整个翼面构成一个曲面。用物理上的柏诺利定律来解释,扇动着空气的双翼上面,其压力要比下面的压力小。这样就产生了至少与鸟体重量相等的上升力,使鸟儿能够飞起来。两翼尖长的翅膀可以使飞行迅如箭矢;生有阔大双翼的鸟,则适于在空气中利用上升气流进行滑翔。总之,鸟类的双翼和尾羽可以根据不同的迎风角度,变换不同的飞行方式,并迅速地调节飞行速度。