思索 飞与不飞的思索

　　重回白垩纪，阳光照耀的午后，蔚蓝的天空，茂密的森林，低矮的灌木丛混杂着泥土的芬芳，一只欢快的恐龙在树枝之间跳跃。它轻轻地跳到地面，接着迎风在空气中滑翔，最后居然鼓翼飞翔到蓝天。从恐龙到展翅高飞的鸟儿，飞与不飞的问题引起了我们的思索……
　　
　　鳞片 羽毛
　　
　　随着“龙”霸天下的结束，这些可爱的精灵传奇般地在地球上获得了一席之地，从此占据了一个广阔的生存空间，这其中的功劳莫过于羽毛的进化，虽然人们普遍认为羽毛的出现最初并不是为了飞行。人们常常称赞羽毛的斑斓，却也没有忘却它的强韧和柔软，以及它造就鸟类那流线型的身躯，展开如伞的翅膀。正是大自然的这种杰作，鸟类在空气中自如而惬意地上升、下降、前进。因此关于羽毛的起源也像鸟类起源和飞行起源一样，引起了科研人员的关注。
　　无论是遥远的白垩纪还是侏罗纪，留给现代人类的只有那艺术般的化石。古老的化石里只留下了蛛丝马迹，尤其对于羽毛或皮肤衍生物的化石，它只以印痕或矿物结构的形式(只能通过颜色区别于周围的岩石)保存在石板上，即使这样，对科研人员来说也是一笔不菲的财富。
　　1996年，在中国辽西热河生物群中发现了中华龙鸟的化石，开始以为是一种原始鸟类，其实它是生活在白垩纪早期，距今大约1.3亿年前的一类恐龙。中华龙鸟有家鸡那么大，高高地昂着头，翘着尾巴，头很大，满嘴长着带有小锯齿的尖锐牙齿，前肢非常短，尾巴却出奇的长。中华龙鸟身上长有类似羽毛的“皮肤衍生物”，其特征与现代鸟类羽毛有几分相似，所以这种小型兽脚类恐龙上的毛状物就非常容易地被认为是一种原始的羽毛。但仅此而已，如果说这些毛状物就是羽毛和鳞片的过渡还尚显牵强。
　　我们不得不承认辽西在恐龙时期的繁华，因为这里的岩层像是一本保存了上亿年的古书，不断揭开一个又一个未解之谜。1998年，辽西地区又发现了一种带羽毛的恐龙化石：尾羽龙化石。
　　尾羽龙，如同它的名字一样，尾部顶端长着一束扇形排列的羽毛，在它的前肢上也长着一排飞羽。这些羽毛具有明显的羽轴，也发育有羽片，总体形态和现代羽毛非常相似。唯一的区别在于它的羽片是对称分布的。这种既似“毛”状物，又似典型鸟类羽毛的皮肤�生物使鳞片到鸟类羽毛的进化链越来越清晰地展现在人们的面前。
　　好像离答案越来越近了，因为原羽鸟化石出现了。它带给我们又一种崭新的羽毛类型，它具有一对中央尾羽，其近端缺少羽枝状的分支结构，羽轴两侧为均质的羽片结构；在它的远端部，分化出和飞羽相似的羽枝，这种结构与更原始的孔子鸟的尾羽较相似。而它的飞羽及绒羽应该与其他鸟类相似。鸟类羽毛早期演化的历程好像就此掌握在人类手中了，如果你查看2000年12月8日的美国权威科学期刊《科学》，就可以再次体会这历史性的发现。
　　
　　羽毛 翅膀
　　
　　鳞片进化成羽毛，或许就是在同时，或者稍后于羽毛的形成，大自然又创造出完美得无懈可击的翅膀。
　　翅膀是飞行器官，毫无疑问，翅膀的形成是和飞行起源紧紧联系在一起的。
　　“如果长有羽毛的前肢有力地拍动在捕食猎物的任何阶段都起着产生升力的作用，那么增大廓羽从而增加表面积，无疑会在攻击猎物中自身产生升力。基于这点，对增进这些有利于拍动、有利于跳跃攻击猎物等这些特征的选择而言，这是进化上的一小步。”这是飞行起源地栖学说代表人美国古生物学家奥斯特罗姆关于翅膀形成的一段话。他认为，正是由于鸟类祖先在奔跑过程中前肢的有力拍动，引起它们身体的皮肤衍生物、骨骼、肌肉和神经的一系列相应变化，使得前肢具有强大的外展能力，从而把前肢预适应成“原始的翅膀”。
　　飞行起源树栖学说则有不完全相同的解释，鸟类的远祖为了减少从高处跳到地面的损伤，不断地调整身体的姿势。如果平展着身体，增加身体相对于降落方向的面积，显然可以增加空气的阻力，降低降落的速度，从而减弱了身体所受到的冲击力。试想，鳞片逐渐地延长，四肢和原始羽毛形成的截面也会越来越大，水到渠成的就是从降落到滑翔，对于获得滑翔能力的原始鸟类而言，如果翅膀的形状有利于滑翔，翅膀的动能使滑翔的距离增长，大自然肯定会让它趋于完美，从鳞片到羽毛的进化完成，四肢和鳞片也完成了到翅膀的演变。
　　中国鸟龙前肢上长有原始的羽毛，同时，它的前肢已经不再像多数兽脚类恐龙一样向前腹伸展，而是像鸟类的翅膀一样向上、向侧面伸展，这些骨骼形态结构的转化是鸟类拥有飞行能力的基础，专家称为典型的“预演化模式”，尽管，中国鸟龙并不能飞行，但它离真正鸟类的距离只有一步之遥了。
　　始祖鸟是鸟类的祖先，并生活于侏罗纪的基本利阶，距今约1亿5千5百万到1亿5千万年。科研人员研究了始祖鸟的翅膀，这是被公认最原始的鸟。始祖鸟的羽毛和骨骼都保存得非常完美，已经非常完好地展示出了它椭圆形的、符合空气动力学的外形轮廓。同那些树栖生活的现代鸟类一样，它的翅膀已经同时具有了基本的拍动和滑行的功能。
　　
　　不飞――飞鸟的退化
　　
　　距今5000万年前的北美第三纪，辽阔的草原，温润的气候，清澈的河流，凶残无比的恐龙已经灭亡，但地球并不显得安详，因为这时已经出现了不飞鸟，1876年，美国古生物学家科普在怀俄明州发现了不飞鸟化石，身体高约2.14米，脖子比较短，喙特别大。面对这个庞然大物，不飞鸟的邻居――哺乳动物也不得不任凭宰割。那个时代的哺乳动物还很小，比如马只有现在的狗一般大，因此那是个“鸟吃马的时代”。
　　鸟类自从侏罗纪开始出现以来，到白垩纪已经做了广大的辐射适应，逐渐演化出各式各样的水鸟及陆鸟，以适应各种不同的环境，不飞鸟就是其演化的结果。
　　如果人类直立行走是为了节约能量，鸟从飞到不飞也是如此，这是佛罗里达大学的麦耐柏提出的不飞原因假说。
　　飞行是一种耗能的高级运动，而行走，能量则要节省得多。陆地上的恐龙灭绝后，留下了很大的生态位，与恐龙的后裔――鸟类竞争的生物相对减少。在一些食物丰富的草原上，这里简直成了一些鸟类的乐园。不用逃避敌害，这里气候宜人，不用季节迁徙，鸟儿不用飞了，既然飞行这么耗能。
　　如果飞行的一些器官长时期不用，其结果必然是退化。举个例子，动物园的鸟类，如果割腱或者剪断其羽毛，会出现与飞行有关的肌肉萎缩或骨骼变化等现象。而且飞行特征如果没有连续的选择压力来保证其能量的消耗，长久下来，这些体征在胚胎形成时就会失去。
　　因此，进入新生代以后，由于陆上的恐龙绝灭。哺乳类尚未发展成大型动物以前，其生态地位多由鸟类所取代，例如北美洲始 新世的不飞鸟，为巨大而不能飞的食肉性鸟类，填补了食肉兽的真空状态；恐鸟是生活在新西兰第四纪时代的大型食肉鸟，不会飞行，也填补了当时南美洲缺乏食肉兽的空缺，它们不幸都在人类出现后绝灭。不过还行一些较幸运的不飞鸟，如：非洲的鸵鸟、澳洲食火鸡，迄今仍幸存。
　　那为什么不是所有的鸟类都演化成不飞鸟呢?美国古生物学家詹姆斯解释道：一般来说，动物的进化总是朝着有利的方向发展，失去飞翔能力，并非对所有类型的鸟都是有利的。因而，靠飞行获食的猛禽和在树冠觅食的小型树栖鸟类，它们之所以不会变成不会飞的鸟，原因在于失去飞翔能力对它们获得能量不便，而只有那些在地面上或近地面上觅食的鸟类，才会渐渐地变为不会飞的鸟，夏威夷群岛上发掘的不飞鸟骨骼，都属于这种类型。因为对它们来说，从飞鸟进化为不飞鸟，是有利的。
　　
　　飞与不飞
　　
　　鸟类是一种具有独特飞行能力的爬行动物，它们可以横跨海洋、沙漠和整个大陆。这种超乎寻常的能力表明它们具有非常有效的运动能力和潜在的一整套完美机制。不飞鸟失去了飞行能力，也失去了飞行的体征。
　　皮肤：薄而松软的皮肤有利于皮肤的活动和肌肉的收缩。皮脂腺是鸟类唯一的皮肤腺，能分泌油脂，润泽羽毛。为减少飞行时羽毛间的磨擦，不使肌肉收缩受到限制，羽毛着生在体表的一定区域，各羽区之间不着生羽毛的区域叫裸区，不会飞翔的鸟类则无裸区。
　　翅膀：飞鸟翅膀发达，羽毛发育良好构成羽片。不飞鸟翅膀退化，羽枝不具羽小钩，不形成羽片。而且飞鸟的羽轴两边羽片左右是不对称的，不飞鸟羽轴两边是对称的。
　　骨骼：飞鸟骨骼轻而坚固，骨骼内充气(气质骨)，以减轻体重。骨骼有愈合现象，以增加牢度。部分骨骼特化，如胸骨特化成龙骨突，以扩大胸肌的附着面。失去飞翔能力的鸟类如鸵鸟无龙骨突，并且有些不飞鸟的骨骼相对较沉，如企鹅。大部分飞鸟的足部骨骼明显不同于不飞鸟，一般的飞，鸟都是树牺的，所以其足部的指节骨由近端至远端是逐渐加长的，这样有利于爬树，而栖息鸟恰恰相反，其长度逐渐缩短，便于在地面行走。
　　同陆生鸟不同，潜水生活的鸟类，还具有一系列适应潜水生活的特征。前肢鳍状，适于划水。具鳞片状羽毛(羽轴短而宽，羽片狭窄)，均匀分布于体表，尾短，腿短而移至躯体后方，趾间具蹼，适应游泳生活。在陆上行走时躯体近于直立，左右摇摆。皮下脂肪发达，有利于在寒冷地区及水中保持体温。骨骼沉重而不充气。胸骨具有发达的龙骨突起，这与前肢划水有关。
　　不飞鸟虽然失去了飞行能力，但是善于行走或快速奔驰，水鸟类还具有深水滑翔的本领，它们广泛地分布在地球的各个角落，相比于翱翔在蓝天的近亲飞鸟类，丝毫没见逊色。例如，地处南半球的大洋洲，不飞鸟就成为这里一道亮丽的风景。
　　
　　责编　桑新华