不同形态的椎骨有着不同的弯曲方式,从新复原的鱼石螈化石上看,鱼石螈的脊椎骨从顶部开始几乎都是互相扣住的,这就限制了腰椎区域的脊椎骨进行侧向运动的能力,使其只能做垂直弯曲的动作。也就是说鱼石螈特殊的脊椎骨形态并不允许它进行一边先一边后的交替行走方式,它只能通过收缩和扩展背部的后段来推动身体向前运动。当脊椎骨弯曲的时候,鱼石螈的肩部和腰带便靠得更近;当伸直脊椎骨时,肩部与腰带会分开,同时,鱼石螈前肢并拢使脊背弯曲,后肢并拢使脊背延展伸长,以此达到行进的目的。
鱼石螈这种行如尺蠖的步态着实令很多古生物学家大跌眼镜,因为此前大多数古生物学家都相信,鱼石螈是由可以进行交替行走的祖先进化来的。但现在他们只能承认,鱼石螈只是为了让身体结构适应在陆地上运动而进行的一次早期的、最终却未能成功的尝试而已。
长期致力于古生代、中生代两栖类和爬行类解剖学与早期辐射研究的卡洛尔教授认为:“通过对鱼石螈的脊椎骨进行解剖研究,我们确实发现了它为适应陆地生活而作出的改变。但这种改变并不成功,鱼石螈可能走人了一条演化的死胡同。而其他登陆的两栖动物则采取了另一种不同的演化方式,它们扩大了脊椎骨的中央部分,这已被证明更加适合动物的行走。”如果说鱼石螈走人了演化的死胡同,那演化的主线是什么?阿尔伯格教授认为可能是同样来自泥盆纪的棘螈。棘螈生有粗壮的腿,尾巴与身体几乎-样长,脊背上还有长长的鳍,虽已演化出前后肢,但还具有更多的鱼类特征,如有鳃、鳍和只能在水中起作用的感官。而且棘螈的髋关节、踝关节和纤细的肋骨都无法支撑它陆地活动所需要的肌肉,它那像鱼一样的大尾巴登陆后也肯定是个拖累,会使它几乎无法爬行。从形态上看,棘螈比鱼石螈更为原始,更不具有陆生动物的特征,但其脊椎骨的特征,比如非区域化等,却更贴近于四肢动物的进化主线。换句话说,鱼石螈有点类似于人类演化史上的尼安德特人,与现代人很接近,却又有着本质的不同,它们都只是属于特化的进化旁支。所以,在那个争先恐后登陆的混乱年代,登陆后的鱼石螈一直行如尺蠖,幸福地占据着那片亦干亦湿的沼泽,仅此而已……★感谢陈璐翻译部分资料
养一只翔兽作宠物
在热河这片宝地上,中国古生物学家又有了惊人发现,证明至少在1125亿年前,能够在空中飞行的哺乳动物就已经在地球上出现了,继翼龙和鸟类之后,哺乳动物首次飞向蓝天。在2006年12月14日出版的英国《自然》杂志上,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所客座研究员、纽约自然史博物馆孟津博士与该所胡耀明、王元青等研究员发表了题为《中国东北地区中生代一滑翔的哺乳动物》的封面文章,报道了发现于内蒙古宁城地区中生界地层中的一件几乎完整的哺乳动物化石,化石被命名为远古翔兽(Volati-cotheriumantiquus)。翔兽是已知最早的会飞的哺乳动物,也是迄今为止唯一的与恐龙同时代的飞行哺乳动物。这一发现将飞行哺乳动物的历史推前了至少7000万年,此前最早的记录是大约5100万年前的蝙蝠化石。若飞有天意苏轼在《水调歌头》吟诵:我欲乘风归去,又恐琼楼玉宇,高处不胜寒。
飞,是生命共同拥有的最终梦想。居身于地,容身于海,头顶着一片蓝天,心生企望。于是,蒲公英种子长出半球状冠毛,在随风自然落下的过程中发挥了降落伞的阻力作用,使它能飘得更远;飞鱼靠扩张的胸鳍来实现水面滑行,一般能在离水1~2米高的地方滑行100米左右,滞空时间约30秒。此外还有昆虫的翅膜、翼龙单指加翼膜、始祖鸟的羽翅、小盗龙的四翼、鼯鼠的翼形皮膜、蝙蝠四指加翼膜。它们异曲同工,剑锋同指蓝天,其中又分滑翔、飞翔等不同类型。那么,这些哺乳动物与中生代翔兽之间是否有演化上的起承关系呢?会飞的哺乳动物现在有四类,分别是具有真正飞翔能力的翼手目(也就是是蝙蝠,但它与翔兽基本没什么关系),具有滑翔能力的啮齿目鼯鼠亚科、皮翼目鼯猴科和有袋目袋鼯科(翔兽与这些动物在伸长的四肢和具有皮膜等特征上很相似,但其他形态学特征显示却没有直接的亲缘关系)。而且,所有这些能飞的哺乳动物,其飞行能力并没有必然联系,四大类群之间也没有前后起承关系,它们独自、分别获得了飞行/滑翔能力;这也说明了蓝天确实充满诱惑,竟然有如此多的Ⅱ甫乳动物类群进化出这种皮膜构造,滑翔于天地间。
那么翔兽为什么会进化出皮膜,开始过上滑翔的日子?古生物学家目前还没有一个确切的答案。不过从常理推断,这是它根据所处的环境进行适应性进化的结果。爬树或者说树栖,是滑翔的前提。
在热河生物群中,曾生活着一些树栖的早期哺乳动物,如始祖兽。后来由于环境的变迁、竞争的加剧,在至少12亿年前,某种树栖早期哺乳动物开始尝试着从一棵树跳到近旁另一棵树上,慢慢的,这一种群习惯了在树枝问跳跃逃生的技巧,并在身体边缘长出皮膜以延长滑翔距离,滑翔成了它从一棵树到另一棵树上最省力的方式,同时滑翔也可以使它在一定的时间内接触到更多的食物,或者逃脱猎食者的追击。虽然这种翔兽的滞空时间不长,但这与真正的飞行已非常接近,它迈出的这一步全然是生命史上的奇迹。分类学上的困惑在研究的过程中,翔兽的分类一度使古生物学家遇到很大的挑战。首先,翔兽不属于恐龙,因为它的牙齿是异型齿,也就是说,其齿列是按照“门齿一犬齿一前臼齿一臼齿”的顺序排列,这不同于恐龙嘴巴里那几排几乎一模一样的同型齿。其次,翔兽也不属于翼龙,因为它缺乏翼指这一极度延长的第Ⅳ指,这是翼龙的最典型的分类特征。那么,翔兽就必定属于哺孚L类了。
我们知道,从晚三叠世开始,哺乳动物在整个中生代经历了艰难而不屈不挠的发展过程,这些原始哺乳动物包括摩根兽目、三尖齿兽目、柱齿兽目、多瘤齿兽目和对齿兽目等。牙齿是古生物学家给中生代哺乳动物进行种群归类时依据的主要证据,翔兽的牙齿特征与三尖齿兽目有些相似。
三尖齿兽目的臼齿上有3个笔架式的小尖,前后排列,故得名。热河生物群发现的热河兽就属于三尖齿兽目。翔兽的齿尖也是前后排列,但与三尖齿兽目相比,翔兽的牙齿数目较少,臼齿有3颗,下臼齿有两颗,而三尖齿兽目的臼齿都在4颗以上。而翔兽臼齿的齿尖是向后倾斜的,下前臼齿和紧邻的臼齿都缺少一个前副尖。上述这些特征都证明翔兽不属于三尖齿兽目。另外,古生物学家还在翔兽下颌骨的后部发现一个角突构造,这个构造在三尖齿兽目中也从未见过。
唯一与翔兽有点靠谱的是三尖齿兽目中的鱼尖齿兽,鱼尖齿兽发现于非洲的摩洛哥下白垩统沉积,但标本极为残破,仅有两颗下臼齿。进一步对比发现,如果鱼尖齿兽已知的两颗下臼齿类似于翔兽的上臼齿,这有可能是鱼尖齿兽在鉴定时发生了错误。不过,它们的下臼齿也仅仅是类似而已,鱼尖齿兽的下臼齿齿尖更低、更锋利,也没有那么倾斜;翔兽的下臼齿则不同于任何一种已知的三尖齿兽目。
此外,古生物学家还用了435个特征对58个不同分类单元的动物进行了系统发育分析,认为翔兽在中生代哺乳动物谱系图中处于中间位置。它比中国尖齿兽、摩根兽、狸尾兽和蜀兽等原始哺乳动物更加进步,但与三尖齿兽目、真兽亚纲和后兽亚纲比起来,翔兽又要原始一些。翔兽具有一些三尖齿兽目等进步哺乳动物的共有特征,比如下颌由单一骨块构成,跖骨与趾骨之间有成对的籽骨,这些都是原始哺乳动物所没有的,也是翔兽区别于更原始哺乳动物的特征。不过更进步的,JWL动物的一些共有特征又不被翔兽所具有,比如肱骨和尺骨之间的滑车关节,距骨和跟骨之间的叠覆以及较尖的载距突等。上述这些特征决定了翔兽又要比三尖齿兽目等进步哺乳动物原始。
各种已知的证据足以证明:这类哺乳动物以前从未被发现过。于是,古生物学家不得不在哺乳动物族谱里专门为它创建一个新的类别---翔兽目。该目的建立进一步证明了中生代哺乳动物在形态、系统发育和生活习性等方面的分异,要远远超出人们以往的认识。与翔兽面对面酷似翔兽的鼯鼠、蜜袋鼯鼠如今已是不少小女生最爱的口袋宠物,它们有着圆圆的大眼睛和粉红色的小鼻头,顽皮好动,还会飞天舞蹈,甚得主人宠爱。我们也可以虚拟出~只活灵活现的翔兽,翱翔在我们的梦中,现在就让我们好好观察这只小精灵吧。
翔兽的大小与小型鼯鼠相当,头和身体总长(不含尾巴)约12~14厘米(12厘米恰好是普通光盘的直径),翔兽就是这般小巧,像拇指姑娘一样可以在你掌上跳舞。翔兽的尾椎共保存了18枚,总长18.7厘米,但我们并不清楚它的尾椎到底有多少枚,18.7厘米是一个保底的数值。它的小脑袋长约35毫米,这是根据其长28.3毫米的下颌骨推测而来。翔兽的估计体重约70克,差不多等于12枚1元硬币,如此轻盈的身体大大减小了翔兽的滑翔负荷。
翔兽最明显的特征莫过于它保存精美的皮膜,与其娇小的身体相比,皮膜显得更大,古生物学家由此推断它很可能具有较强的滑翔能力。由于保存的皮膜和翼龙的翼膜相似,在研究过程中,还对同一地点发现的具有翼膜的热河翼龙以及有类似牙齿结构的三叠纪翼龙进行了对比研究。从翔兽的化石可以看出,它的皮膜直接附着在手掌脚掌处,连接着尾巴与颈部,主要由四肢和尾巴支撑,整张膜浑然一体。翔兽的后肢与尾巴间的皮膜也很有意思,化石上可以观察到这部分的皮膜有多层构造,这说明它紧绷在腿尾间,却又不失柔韧,降落后还可以折叠收起。另一方面,翔兽的皮膜不像翼龙的翼膜那样中间充满固定纤维,而是覆盖着一层细绒毛。但这并不会影响皮膜的安全陛,翔兽的皮膜要比翼龙或蝙蝠的翼膜厚、坚韧得多,而且滞空时间短。
翔兽的骨骼特征(如善于攀爬的手指与脚趾)显示它是一种树栖动物。在日常攀爬中,翔兽将皮膜折叠收入躯体问;需要滑翔时,它就从树木高处跃出,先用后肢把身体弹起,然后伸开四肢,迅速张开连接四肢的皮膜,滑向目标。除了收放自如的皮膜,翔兽还有扁平的尾巴,这个结论来自化石证据,我们可以看出翔兽的尾椎扁平,所以其横向运动范围比较小,但这样的尾巴在滑翔中可起到稳定、平衡身体的作用。
那么,可以无陇滑翔的翔兽吃什么呢?它很可能把昆虫作为美餐。仔细观察翔兽的头骨,其牙齿较尖,犬齿增大,下颌联合部较深,这有别于其他中生代哺乳动物,接近很多食虫类蝙蝠的下颌,而翔兽所处的古环境也支持这个推测。我曾于2003年参加汪筱林研究员带队的辽西野外科考队,在道虎沟两个地点进行了大规模化石发掘,发现那里的昆虫化石埋藏量确实非常大,因此可以推测,亿年前的道虎沟是-个昆虫原乡,大量的昆虫是翔兽取之不尽的食物源泉。
至此,是不是留给你-个翔兽几乎等同鼯鼠的印象?其实不然,翔兽作为中生代的哺乳类动物,在很多方面要比鼯鼠原始得多,比如其手脚的对握能力还不强,不能像鼯鼠强有力的四掌那样可以“随处下手”。鼯鼠在滑翔降落阶段,都是头部向上抬起,身体呈垂直状,用前肢抓住树干;翔兽也用这个姿势降落,但腿不像鼯鼠那样置于身下,而是可能更接近于蜥蜴-_后肢外展,身体比较贴近树干。此外,翔兽的尾巴虽然和鼯鼠一样扁平,但远不如后者那样灵活,鼯鼠的尾巴不仅可以在滑翔中起作用,而且可以灵活蜷曲,作为降落时的缓冲等。
让我们回到1.25亿年前,看看小家伙的生活一瞬……1亿多年前的内蒙古宁城地区,夕阳刚刚消散,丝绸般的蓝色混合着温暖的橘色;星星挂上天空,锈铁般的红色混合着冰凉的灰色。银杏林中,苏铁树下,虫儿啾唧,且听一声轻啸,-个细长的身体在空中变化为方形,身影像滑翔翼般飞翔而下,倏然轻跃向邻树,轻轻抓住树枝,那速度如同切开风的刀子一般锐利,无声无息。霎时间,利牙如陌刀,依次扑递,一只肥硕的辽蝉已在它口中,只一瞬,辽蝉身首异处,翅膀却仍然咝咝作响……★感谢纽约自然史博物馆孟津教授审阅本文
亿年前的水中吸血鬼
奇特的嘴形,没有颌,圆如吸盘,布满锋利的角质黄色牙齿,栖息在底层水域,用吸盘状的嘴吸附在其他鱼类的身体上,再用它那锉刀一样的锋利牙齿把宿主身上锉开一个窟窿,然后吸附在宿主身上吸食血液,直到宿主血枯身亡为止,它有个可怕的名字--水中吸血鬼。