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翼龍:中生代空中霸王(二)

李春平 呂君昌 2007年12月20日 14:03

  翼龍類是絕滅的一組雙孔爬行動物,它們演化出強有力的振翅飛翔的運動模式,這種複雜的模式對於它們的形態、神經和生理功能有著深遠的影響。翼龍類的翼由前後肢支撐和控制的複雜的多層翼膜組成。在前肢中,大小臂和第四指形成一基本的翼棒,構成飛行翼的前緣。

  手上除了3個正常發育的指的末端長有強有力的、彎曲的爪子,指向翼前方的手指,以及4個指節均極度加長,佔整個翼棒的60%或者更多的第四指外,還有一塊非常有意義的骨,這塊骨呈圓棒狀,稱之為翼小骨,它從手腕部位伸出。在成年個體中,翼龍的手腕由4部分組成,在個體發育過程中,近端一排的2塊骨可能為橈側腕骨和尺側腕骨,癒合形成近端的合腕骨,而在遠排的3塊骨形成遠端的合腕骨。這一骨的前部為內側腕骨,此內側腕骨具有深的、朝向腹面的杯狀面,與翼龍中獨特的棒狀的翼小骨相關節。由於翼小骨在其他的脊椎動物中沒有發現,因此對於它的性質和功能,長期以來一直爭論不休。而從形態學,進化及組織學三方面的證據上看,顯示了翼狀骨是一塊真正的骨,而不是次生鈣化的結構。但是翼狀骨的起源仍然不清楚,它可能是一塊變異的腕骨、第一掌骨或者是一塊新形骨。 

  不論它的起源如何,既然它是一塊實實在在的骨骼,在動物活著時,一定具有特定的優勢功能,不會是無緣無故地產生的。它可能與沿著大臂和小臂之間的小的翼膜前緣的肌腱相關連。那麼,它在動物的活動當中,有著什麼樣的功能呢?不同的學者持有不同觀點。由於在一些呈自然狀態保存的化石骨架中,通常見到翼狀骨總是指向身體,因此一些學者認為它可能具有改變攻擊角度和前翼(propatagium)形狀的功能,從而改變其飛行方向。另一些學者認為,翼狀骨指向下方,因而,翼龍可能有一個可活動的前翼,它的褶曲由翼狀骨來控制。如果確實如此的話,這一前翼的傾角可能由於翼狀骨的上下運動而改變,從而可能引起翼的不同程度的彎曲。

  對翼狀骨功能提出的另一種解釋是,這一骨既指向前下方,如在慢慢的飛行中,又指向身體,如在快速飛行當中。在這種情況下,一條肌腱可能在翼狀骨的自由端展開,從而引起翼狀骨與飛行指的一個或另一個的位置相協調。實際上,由於大多數翼龍的翼狀骨非常細長,通常達到小臂長度的2/3,因此它與飛行指的位置可能很難協調。由此看來,不論從翼狀骨的起源還是從其功能來看,不同的學者對其持有不同的觀點。我們相信隨著研究材料的增加和研究者的不懈的努力,一定會取得滿意的答案。
再來說一說喙嘴龍類“尾巴”的功能。 

  一般來說,翼龍類分為兩大類,一類為較原始的長尾巴的喙嘴龍類,一類為較進步的短尾巴的翼手龍類。由於翼手龍類的尾巴相當短,在飛行過程中,可能沒有起到明顯的作用。而長尾巴的喙嘴龍類就不同了,它的尾巴非常長,無論在飛行過程中或者在陸地上活動的過程中,這一長尾巴肯定會起作用。人們普遍認為喙嘴龍類的長尾巴具有以下兩個功能:充當方向舵的功能和起平衡作用的功能。從尾巴的結構來看,其椎體的個數可以達到40個,前部的5—6個椎體發育正常,可以獨立活動,而其後的椎體逐漸加長和變細。

  由於椎體前突和後突及脈弧極度加長,通常達到椎體長度的6倍之多,這些圍繞著椎體長的細骨棒大大限制了椎體的活動能力。尾巴中部的橫截面顯示了椎體上部和下部的這些細骨棒數目大為不同,上部的遠大於下部的,這說明了它的尾巴具有一定的彈性。在尾巴的末端具有一個的非常明顯的附加的膜——稱之為尾端膜,它們通常牢固地連接在最後的15到17椎體上,形狀為菱形或者三角形,並且還有點不對稱。

  不同的種類其尾端膜的形狀也不盡相同。這些膜典型的特徵是呈橫向延伸的帶狀,體現了一種加固尾端的系統,這種系統通過保持末端膜的永久擴展,在飛行過程中,一直保持豎直方向。這一膜具有空氣動力學的功能,在飛行中,充當方向舵,來改變飛行方向。這一點也可以通過其具有彈性的尾巴和尾端膜共同完成這一功能來加以說明。

  它可能在水中捕魚的過程中也具有類似的功能。對於雙足行走的翼龍來說,在其奔跑的過程中,長的尾巴也可以起到平衡身體的作用。從喙嘴龍的長尾巴上來看,這類動物不會生活在茂密的森林中,可能生活在廣闊的平原、湖泊邊以及海岸邊,這可以從翼龍化石幾乎都在湖泊相和海相沉積的地層中發現而得到證實。
 


摘自《化石》  
 
   
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