自然科普:皮糙肉厚的恐龍也有敏感肌?
發(fā)布時間:2021-03-01
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鱗片是爬行動物的標配,恐龍作為爬行動物當然也是渾身長滿了鱗片。直到20世紀末,中國遼寧省發(fā)現(xiàn)的化石證明,其實許多恐龍也是長羽毛的。長羽毛的恐龍貌似要比長鱗片的恐龍“高端”,但其實恐龍的鱗片中藏著不為人知的大秘密,皮糙肉厚的恐龍其實很敏感。

功能強大的鱗片

鱗片讓脊椎動物擺脫了對于水的依賴,能夠大踏步地向陸地深處進發(fā)。最早長出鱗片的動物出現(xiàn)于距今3.1億年前的石炭紀時期,林蜥就是代表,它可是已知早期出現(xiàn)的爬行動物之一。

圖片林蜥復(fù)原圖

別看林蜥長得不起眼,和今天的蜥蜴沒啥兩樣,但是覆蓋全身的鱗片卻賦予它跨時代的“超能力”,那就是徹底離開水。林蜥的祖先是兩棲動物,它們的皮膚光滑,能夠分泌黏液,盡管也能夠離開水,但不能太長時間,這就極大限制了兩棲動物的活動范圍。長出鱗片的林蜥就不一樣了,角質(zhì)化的鱗片就像是一層隔水防護罩,既能夠防止身體內(nèi)水分的流失,又能夠抵擋紫外線的輻射。正是因為有了鱗片的保駕護航,曾經(jīng)屬于生命禁區(qū)的干旱荒漠地帶為爬行動物們敞開了大門!

圖片科莫多巨蜥鱗片非常堅硬

鱗片不僅有防止水分蒸發(fā)和抵擋紫外線的功能,還強化了防護,阻擋來自外界的物理攻擊。就拿現(xiàn)今已知最大的蜥蜴——科莫多巨蜥為例,它不僅長著堅硬的鱗片,在鱗片下面還有一層由微小骨骼組成的“鎖子甲”。2015年12月,英國倫敦動物園里的一只科莫多巨蜥死亡,科學(xué)家為了切開它的皮膚整整花了3個小時,過程中廢掉了9把解剖刀片。

盡管很多人對于爬行動物的鱗片沒有好感,但是今天鳥類的羽毛和哺乳動物的毛發(fā)都是由鱗片演化而來的。

侏羅紀的袖珍殺手

大部分恐龍是長鱗片的,其中就包括了侏羅獵龍。侏羅獵龍個頭非常小,全長只有0.7米,體重在1千克左右,比一只家鼠大不了多少。侏羅獵龍的化石發(fā)現(xiàn)于德國南部的巴伐利亞,地層正是著名的索倫霍芬石灰?guī)r層。說起索倫霍芬石灰?guī)r層大家一定不陌生,這里可是享譽全球的古生物化石產(chǎn)地,米黃色的石板上保留了大量精美的古生物化石,其中就包括了大名鼎鼎的始祖鳥、美頜龍、喙嘴龍等等。

圖片侏羅獵龍(未成年)與人類的體型對比

侏羅獵龍的化石秉承了索倫霍芬石灰?guī)r層的特色,骨骼化石非常精美而且特別完整,整具化石保存在一塊一米見方的石板之上。盡管個頭小,但是千萬別小瞧侏羅獵龍,它可是典型的肉食性恐龍,嘴中長有兩排鋒利的牙齒,能夠輕易切開獵物的皮膚和肌肉。除了鋒利的牙齒,侏羅獵龍的大腦袋上還長有一對水汪汪的大眼睛,證明它有非常好的視力。

圖片侏羅獵龍嘴中彎曲鋒利的牙齒

侏羅獵龍行動敏捷,以長而有力的后肢站立和奔跑,較短的前肢則用來抓握獵物。在侏羅獵龍的身后有一條長長的尾巴,尾巴既有保持身體平衡的作用,又能夠控制方向,確保高速運動時能夠靈活的轉(zhuǎn)向。當古生物學(xué)家深入研究之后,會發(fā)現(xiàn)侏羅獵龍的尾巴還有第三個作用!

侏羅獵龍的骨骼結(jié)構(gòu)與身體外形都與同地層發(fā)現(xiàn)的美頜龍非常相似,因此古生物學(xué)家最初將其歸入美頜龍科之中。美頜龍科可是一群神奇的小恐龍,在中國發(fā)現(xiàn)的中華龍鳥和麗羽龍也屬于這個家族,它們還長著羽毛。既然美頜龍科中許多恐龍都長毛,那侏羅獵龍也應(yīng)該是長毛的咯?事實并非如此。

圖片侏羅獵龍的復(fù)原圖(圖片來源/美國國家地理)

古生物學(xué)家在仔細研究侏羅獵龍的化石時,竟然在尾巴基部發(fā)現(xiàn)了鱗片結(jié)構(gòu)。說好的羽毛呢?為什么侏羅獵龍依然長有鱗片?有些古生物學(xué)家解釋道:羽毛可能經(jīng)歷了多次的獨立演化,中間會有反復(fù),在這個過程中鱗片會再次出現(xiàn),侏羅獵龍就是個例子。

侏羅獵龍為什么不長毛?關(guān)于這個問題的討論一直就沒有停止過。直到2020年,最新的觀點認為侏羅獵龍其實屬于更為原始的巨齒龍類,巨齒龍類都不長毛,所以它也是不長毛的。

敏感的長尾巴

侏羅獵龍不長毛的原因總算是找到了,可當古生物學(xué)家再次將目光轉(zhuǎn)向它的鱗片時,卻發(fā)現(xiàn)并沒有那么簡單!

其實就在最初的研究中,古生物學(xué)家透過電子顯微鏡觀察侏羅獵龍尾巴上的鱗片時,注意到每一枚鱗片上都有奇怪的同心圓結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在其他恐龍鱗片化石中是從來沒有出現(xiàn)過的。關(guān)于這種結(jié)構(gòu)的成因,古生物學(xué)家起初認為是在化石的形成過程中因為某種原因出現(xiàn)的,并非侏羅獵龍鱗片上原有的結(jié)構(gòu),所以就沒有特別進行討論和研究。

最近,來自澳大利亞和阿根廷的古生物學(xué)家又一次研究了侏羅獵龍的鱗片,這次他們將注意力放在了奇特的同心圓結(jié)構(gòu)上,并且揭開了其中暗藏的玄機。從保存的鱗片化石上看,每一枚鱗片上都有尺寸和結(jié)構(gòu)相同的同心圓,證明這個結(jié)構(gòu)是有規(guī)律性的,也就是侏羅獵龍尾巴上的原生結(jié)構(gòu),并非在化石形成過程中出現(xiàn)的。

圖片侏羅獵龍尾巴鱗片上的同心圓結(jié)構(gòu)

證明了同心圓結(jié)構(gòu)是原生的,那么這個結(jié)構(gòu)又有什么特殊作用呢?古生物學(xué)家起初也是一臉懵,因為之前在其他恐龍的鱗片化石上并沒有發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)構(gòu)。既然沒法從化石上找答案,那么就從今天地球上長鱗片的動物中找線索吧。經(jīng)過全面的調(diào)查,古生物學(xué)家真的就在鱷類的鱗片上找到了相似的結(jié)構(gòu)。鱷類鱗片上的同心圓結(jié)構(gòu),全稱是信息系統(tǒng)控制中樞,說白了就是壓力感受器。

當鱷類在水中活動的時候,能夠通過鱗片上的壓力感受器探測周圍環(huán)境壓力的變化,特別是感知獵物的存在,相當于軍艦和潛艇上安裝的聲吶。

圖片鱷魚的面部皮膚上有同心圓結(jié)構(gòu)的壓力感受器

侏羅獵龍的尾巴鱗片上竟然有壓力感受器這種高級“設(shè)備”,說明侏羅獵龍的尾巴非常敏感,真的是出人意料。新的問題又來了,鱷魚鱗片上的壓力感受器是通過水作為介質(zhì)來探測壓力變化的,可侏羅獵龍是生活在陸地上的,尾巴鱗片上的壓力感受器在空氣中很難感知周圍壓力變化,這個結(jié)構(gòu)豈不是很雞肋?

海島暗夜摸魚王

想要弄清楚侏羅獵龍尾巴鱗片上壓力探測器到底有什么用,就得深入它生活的環(huán)境中去一探究竟。侏羅獵龍生存于距今1.51億年前晚侏羅世的歐洲,不過那個時候的歐洲西部和今天完全不同,既沒有南面高聳的阿爾卑斯山脈,也沒有北面平坦的沿海低地,有的只是一大片將陸地淹沒的溫暖亞熱帶淺海。島嶼便是淺海中僅有的陸地,而侏羅獵龍就生活在侏羅紀歐洲淺海的島嶼之上。

圖片侏羅紀的歐洲海島

與大陸相比,島嶼的面積非常小,資源也很有限,根本無法支撐大型動物的生存,所以這里的動物體型普遍很小,侏羅獵龍就是最好的代表。以侏羅獵龍的體型看,在陸地上也只是捕食像昆蟲這樣的小動物。為了能夠填飽肚子,侏羅獵龍將目光投向了圍繞著島嶼的淺灘,還有島嶼上的池塘、泄湖等水域。

圖片侏羅紀時的地球

在白天,侏羅獵龍大部分時間都會躲起來休息,因為外面危機重重,不僅有四處游蕩的食肉動物,天空中的翼龍也會突然來個俯沖攻擊,將弱小的侏羅獵龍叼走。當夜幕降臨之后,許多動物進入夢鄉(xiāng),侏羅獵龍才開始四處活動。侏羅獵龍的大眼睛保證它能夠在黑暗中看清周圍的環(huán)境,但是眼睛卻沒有辦法穿透水面看到下面游來游去的小魚小蝦,這個時候尾巴鱗片上的壓力感受器就派上用場。

當侏羅獵龍站在漆黑一片的水中時,其尾巴剛好浸在水中,鱗片上的壓力感受器開始發(fā)揮作用,感受水下壓力的變化,確定是否有獵物正在靠近。當獵物進入攻擊范圍之后,侏羅獵龍便會在壓力感受器的引導(dǎo)下進行攻擊,捕魚、抓蝦、逮螃蟹都不在話下。盡管看上去好像是在渾水摸魚,但是侏羅獵龍能夠?qū)λ碌墨C物進行精準定位,是不是很厲害?這也揭示了侏羅獵龍尾巴的第三個作用,是捕獵的工具。沒想到侏羅獵龍的長尾巴如此敏感,竟能夠成為“探測器”。

侏羅獵龍尾巴鱗片上壓力感受器結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)刷新了我們對于恐龍感覺能力的認知,原來恐龍還能將觸覺發(fā)展成為捕獵的工具。正如加拿大皇家泰勒博物館的恐龍系統(tǒng)學(xué)和進化館館長迦勒·布朗所說:“從特別保存下來的化石分析皮膚細節(jié),我們看到了一個截然不同的世界!”


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