翼手龙的古生物学
飞
关于翼龙的飞行方式,翅膀运动方式,起飞方式,古生物界还没有定论。2008年,日本东京大学的研究员柯文·佐藤认为翼龙不会飞。柯文·佐藤在南印度洋的克罗泽群岛进行了一项特殊的研究,以测试大型海鸟的飞行能力。他将3号电池大小的加速度计附着在5个不同物种的28只鸟的翅膀上,包括世界上最大的鸟信天翁。根据佐藤柯文的计算,在没有风的时候,一只体重超过40公斤的鸟扇动翅膀的速度不足以飞行。信天翁重22公斤,还能飞。按照这个基准,大型翼龙不可能在天空中高高翱翔。但研究报告指出,在比较这两种飞行动物时,还必须考虑它们在解剖结构、生理和环境上的差异。在《翼龙的姿态、运动和古生态学》一书中,认为白垩纪晚期大气中的含氧量较高,翼龙可以在这种环境下飞行[34]。但两人都推测翼手龙是以类似鸟的方式飞行的,一些巨型翼手龙的大小无法纳入计算(例如翼手龙科,翼手龙科)。而达伦·奈什(Darren Naish)则认为中生代和现代大气成分的差异并不是大型翼龙能飞的原因。
朴茨茅斯大学和约翰霍普金斯大学的古生物学家马克·威顿和迈克·哈比卜提出了翼龙起飞的假设。翼龙在起跳的时候会把身体放在准备好的状态,然后同时用四肢的力量把身体向前推,然后用翅膀飞起来,类似于弹弓的弹射方式。翼龙在天空中飞行时,时速可达120公里,一次可飞行数公里。
1985年,史密森学会委托航空工程师保罗·麦克格雷迪对翼龙的飞行模式进行测试。他制作了一个1/2大小的风神翼龙模型,用弹射装置多次测试,并将过程拍成了IMAX电影《在机翼上》。但是这个模型存在一些生理结构上的误差,比如安装在尾部帮助模型起飞的垂直和水平控制方向舵,但是翼龙尾部没有这些多余的组织。此外,由于模型尾部过长,无法真实呈现翼龙重心分布对飞行的影响。
安全气囊和呼吸系统
2009年,一项研究表明,翼龙的骨骼有充满空气的空间,内部应该有气囊,类似于现代鸟类的呼吸系统,可以使翼龙更有效地呼吸,减轻体重,帮助翼龙飞行。
神经系统
因为翼手龙的头骨非常脆弱,所以研究它们的头骨非常困难。但在2003年,俄亥俄大学的劳伦斯·维特莫(Lawrence Witmer)等人使用X射线计算机断层扫描技术扫描了明斯特利斑蝥(Rhamphorhynchus muensteri)和山斑蝥(Anhanguera santanae)的大脑,并建立了这两个物种大脑的3D图像,发现这两个物种的小脑都有巨大的小叶。药丸用于整合来自关节、肌肉、皮肤和平衡器官的信息。
翼龙的绒球占其脑容量的7.5%,比其他脊椎动物都大。鸟类的绒毛球比其他动物大,但只占大脑的1%~2%。
绒球传递神经信号,使眼部肌肉产生微小的自动运动。这使得动物的视网膜产生稳定的图像。翼龙之所以有大绒球,可能是因为它们巨大的翅膀,这意味着它们有大量的感官信息需要处理。
地运动
翼龙的臀窝略向上,股骨头适度向内弯曲,说明翼龙是半直立步态。当它们飞行时,它们的大腿可能会平行于身体抬起,类似于现代的滑翔蜥蜴。
以前,古生物学家对翼龙在地面上的运动方式是四足还是两足有过很大的争论。在1980年代,古生物学家凯文·帕迪安(Kevin Padian)指出,小型翼龙,如梁龙,有很长的后腿,它们可能除了飞行之外,还会以两足的方式在地上行走和奔跑,就像现代的走鹃一样。目前已发现大量翼龙足迹化石,显示后腿四趾、前肢三趾的明显足迹。可以确认翼龙是以四足方式在地面上移动的。体型较大的翼龙后腿较小,前半身较大。一般认为,他们在地面上移动时使用四肢。根据目前发现的翼龙足迹化石,可以发现它们是在涉水或寻找食物,但没有发现足迹化石证明它们是在飞翔或滑翔。
足迹化石显示,翼龙诺福克以四足方式行走。
大多数脊椎动物是用脚趾走路的动物。走路时脚趾着地,脚踝不着地。根据足迹化石,翼龙行走时用脚触地,与人类和熊相似,都属于足底动物。翼手龙科的足迹化石表明,至少有一些翼手龙用直立的后腿行走,而不是向后腿两侧伸展。
传统上,翼龙在地面上移动时显得笨拙而不方便。然而,最近的研究发现,至少有一些翼手龙(尤其是翼手龙)能够平稳地行走和奔跑。与其他翼手龙相比,梁龙和翼手龙的前肢相当长。翼手龙科的臂骨和掌骨特别细长,前肢比例接近善于奔跑的有蹄类动物。它们的后腿不适合高速奔跑,但它们的步伐比其他翼龙要大。双翅目昆虫可能不能跑,但它们可以快速有效地行走。
通过比较翼龙的手掌、脚掌和身体与现代鸟类的比例,科学家可以推断出翼龙在地表的生活方式。与飞龙科的体型和后肢相比,它们的脚相当小,脚的长度是胫骨的25%到30%。这说明双翅目昆虫适合在干燥坚硬的地面上行走。翼龙的爪子更长,长度为胫骨的47%。滤食性翼手龙(如厚翼龙总科)的脚非常大。比如翼龙的脚长是胫骨的69%,而翼龙是胫骨的84%。大的脚/胫骨比例意味着它们适合在柔软泥泞的地面上行走,类似于现代鸟类。
捕食
过去已经发现了棘龙科恐龙吃翼手龙的化石证据。在2004年7月版的《自然》杂志上,古生物学家埃里克·巴夫托提出,棘龙科恐龙的断牙是在早白垩世翼龙化石的三块颈椎骨上发现的。因为这些椎骨的关节还连接着,所以这只翼龙并没有被吞食消化。
多样地
关于翼龙的繁殖行为,几乎没有直接和间接的证据。在中国辽宁省的一个采石场发现了一枚翼龙蛋,在同一个发掘现场还发现了许多著名的长有羽毛的恐龙。蛋被压扁了,但没有破裂的迹象,说明蛋有皮壳,就像今天的蜥蜴一样。胚胎的翼膜发育良好,说明翼龙出生后不久就能飞了。
2011发现了一个达尔文翼龙化石。后肢之间有一个蛋化石,也是软皮蛋,像现代爬行动物。现代鸟类是坚硬的石灰质蛋。与产卵的母亲相比,这个蛋化石非常小。2007年,一项关于翼龙蛋壳结构和成分的研究指出,它们可能将蛋埋在土壤中,类似于现代的鳄鱼和乌龟。对于早期的翼龙来说,把蛋埋在土里孵化可以减轻母体的重量,但会限制翼龙生存的地理环境;鸟类出现后,将面临鸟类的竞争生存环境,面临劣势。另一种可能是把卵放在身体下面,直到孵化,类似于某些蜥蜴,但大多数主龙不使用这种方法。
目前,已经发现了几个新孵化的年轻个体,包括翼手龙科、喙嘴翼手龙科、梳颌翼手龙科和龙翼手龙科。这些年轻个体的骨骼已经高度硬化,翅膀的比例接近成年个体。在翼龙的早期研究历史中,幼年个体和成年个体常被归为同一属的不同物种。在德国索伦霍芬的石灰岩和巴西的海洋沉积物中可以发现成年个体和非常年轻的个体,如翼手龙、喙嘴翼手龙和巴西的南方翼手龙,可以证明这些个体在跃过泻湖中部时可能会掉下去淹死。这也说明这些年轻的个体有飞翔的能力。
目前尚不确定翼龙是否存在父母养育行为,但根据其幼时的飞行能力以及海洋沉积物中成年和幼年个体的化石,表明幼年个体并不完全依赖父母。或者只经过父母短暂的养育,当翅膀有了飞翔的能力,幼小的个体就会离开巢穴去生活。另一种可能是,它们只靠最初从蛋黄中吸收的营养熬过孵化后的头几天,然后开始独自觅食,完全没有父母的支持。
不同的翼龙群体有不同的生长模式。早期原始的翼手龙,以翼手龙为例,孵化第一年的平均增长率为130%至173%,略快于现代的短吻鳄。当喙嘴翼龙达到性成熟时,它的生长速度会很慢,然后需要三年才能达到最大尺寸。晚期和高级翼手龙,如齿翼龙,在孵化的第一年就长成一个成年个体。翼手龙的生长方式是有限生长,长到全尺寸就不再继续生长了。
有效时间
2011年,科学家对比了几种翼手龙、现代鸟类和爬行动物的巩膜环,得出它们的休息和活动时间。翼手龙、挖颚龙、小妖精翼手龙属于昼行动物,梳颚翼手龙、南方翼手龙、喙嘴翼手龙属于夜行动物。翼龙是一种活动不规律的动物,其觅食和移动行为与昼夜并不呈正相关,只是短暂休息。根据这项研究的结果,梳颌翼龙和喙嘴翼龙的生活方式可能与现代夜行海鸟相似,在夜间捕食鱼类;翼龙的生活方式可能类似于某些亚目的亚目,它以夜间过滤水中的小动物为食。同时,在德国索伦霍芬石灰岩中发现了梳颌翼龙、喙嘴翼龙、掘颌翼龙。它们可能占据不同的生态位,有不同的生活方式和食物来源。
翼龙目
拉丁学名:翼龙
领域:动物王国
门:脊索动物门
亚门:脊椎动物亚门
纲:爬行动物
亚纲:双翅目
目:翼手龙
定义:
翼龙,希腊语意为“有翼的蜥蜴”,是飞行爬行动物的进化分支。翼龙生活在三叠纪晚期至白垩纪晚期,约210万年前至6550万年前。翼龙是第一批能够自主飞行的脊椎动物。它们的翅膀由皮肤、肌肉和其他软组织组成,从身体两侧一直延伸到极长的第四指。早期物种的下颚覆盖着长牙,有长长的尾巴;晚期物种的尾巴大大缩短,而一些晚期物种则没有牙齿。目前,在一些标本的身体和一些翅膀中发现了丝状结构的痕迹,表明翼龙可能进化出了毛发。翼龙的体型变化很大,从小到鸟类的森林翼龙,到地球上出现过的最大的飞行动物,如风神翼龙和哈兹戈翼龙。
在大众媒体和通俗读物中,翼龙往往被认为是恐龙,但这是错误的。恐龙是指某些陆地爬行动物,可以采取直立步态,包括蜥脚类和鸟脚类,但不包括翼龙、鱼龙、蛇颈龙和苍龙。这些中生代的飞行动物俗称翼手龙,在希腊语中的意思是“有翼的手指”。名字来源于翼手龙和翼手龙。
物种起源:
侏罗纪最早出现的Rhamphorhynchus Meyer可以作为代表,长约60cm双颞孔,眼眶大,有前孔;头骨和下颚的前部细长,有锋利的牙齿,可能捕食鱼类;颈部较长,转动灵活,背部缩短;尾部很长,约为推荐前脊柱长度的两倍,尾部末端有一层卵圆形膜;前肢肱骨较粗,桡尺相当长,第四指极长,形成翅膀的主架,第五指消失,其他手指退化成小形;肩胛骨和鸟喙骨强壮,连接胸骨,作为附着翅膀的肌肉;后肢小。