鱗片是爬行動(dòng)物的標配,恐龍作為爬行動(dòng)物當然也是渾身長(cháng)滿(mǎn)了鱗片。直到20世紀末,中國遼寧省發(fā)現的化石證明,其實(shí)許多恐龍也是長(cháng)羽毛的。長(cháng)羽毛的恐龍貌似要比長(cháng)鱗片的恐龍“高端”,但其實(shí)恐龍的鱗片中藏著(zhù)不為人知的大秘密,皮糙肉厚的恐龍其實(shí)很敏感。
功能強大的鱗片
鱗片讓脊椎動(dòng)物擺脫了對于水的依賴(lài),能夠大踏步地向陸地深處進(jìn)發(fā)。最早長(cháng)出鱗片的動(dòng)物出現于距今3.1億年前的石炭紀時(shí)期,林蜥就是代表,它可是已知早期出現的爬行動(dòng)物之一。
林蜥復原圖
別看林蜥長(cháng)得不起眼,和今天的蜥蜴沒(méi)啥兩樣,但是覆蓋全身的鱗片卻賦予它跨時(shí)代的“超能力”,那就是徹底離開(kāi)水。林蜥的祖先是兩棲動(dòng)物,它們的皮膚光滑,能夠分泌黏液,盡管也能夠離開(kāi)水,但不能太長(cháng)時(shí)間,這就極大限制了兩棲動(dòng)物的活動(dòng)范圍。長(cháng)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,既能夠防止身體內水分的流失,又能夠抵擋紫外線(xiàn)的輻射。正是因為有了鱗片的保駕護航,曾經(jīng)屬于生命禁區的干旱荒漠地帶為爬行動(dòng)物們敞開(kāi)了大門(mén)!
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(xiàn)的功能,還強化了防護,阻擋來(lái)自外界的物理攻擊。就拿現今已知最大的蜥蜴——科莫多巨蜥為例,它不僅長(cháng)著(zhù)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(dòng)物園里的一只科莫多巨蜥死亡,科學(xué)家為了切開(kāi)它的皮膚整整花了3個(gè)小時(shí),過(guò)程中廢掉了9把解剖刀片。
盡管很多人對于爬行動(dòng)物的鱗片沒(méi)有好感,但是今天鳥(niǎo)類(lèi)的羽毛和哺乳動(dòng)物的毛發(fā)都是由鱗片演化而來(lái)的。
侏羅紀的袖珍殺手
大部分恐龍是長(cháng)鱗片的,其中就包括了侏羅獵龍。侏羅獵龍個(gè)頭非常小,全長(cháng)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)現于德國南部的巴伐利亞,地層正是著(zhù)名的索倫霍芬石灰巖層。說(shuō)起索倫霍芬石灰巖層大家一定不陌生,這里可是享譽(yù)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(niǎo)、美頜龍、喙嘴龍等等。
侏羅獵龍(未成年)與人類(lèi)的體型對比
侏羅獵龍的化石秉承了索倫霍芬石灰巖層的特色,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(jiàn)方的石板之上。盡管個(gè)頭小,但是千萬(wàn)別小瞧侏羅獵龍,它可是典型的肉食性恐龍,嘴中長(cháng)有兩排鋒利的牙齒,能夠輕易切開(kāi)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(cháng)有一對水汪汪的大眼睛,證明它有非常好的視力。
侏羅獵龍嘴中彎曲鋒利的牙齒
侏羅獵龍行動(dòng)敏捷,以長(cháng)而有力的后肢站立和奔跑,較短的前肢則用來(lái)抓握獵物。在侏羅獵龍的身后有一條長(cháng)長(cháng)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(dòng)時(shí)能夠靈活的轉向。當古生物學(xué)家深入研究之后,會(huì )發(fā)現侏羅獵龍的尾巴還有第三個(gè)作用!
侏羅獵龍的骨骼結構與身體外形都與同地層發(fā)現的美頜龍非常相似,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)現的中華龍鳥(niǎo)和麗羽龍也屬于這個(gè)家族,它們還長(cháng)著(zhù)羽毛。既然美頜龍科中許多恐龍都長(cháng)毛,那侏羅獵龍也應該是長(cháng)毛的咯?事實(shí)并非如此。
侏羅獵龍的復原圖(圖片來(lái)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(shí),竟然在尾巴基部發(fā)現了鱗片結構。說(shuō)好的羽毛呢?為什么侏羅獵龍依然長(cháng)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(huì )有反復,在這個(gè)過(guò)程中鱗片會(huì )再次出現,侏羅獵龍就是個(gè)例子。
侏羅獵龍為什么不長(cháng)毛?關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的討論一直就沒(méi)有停止過(guò)。直到2020年,最新的觀(guān)點(diǎn)認為侏羅獵龍其實(shí)屬于更為原始的巨齒龍類(lèi),巨齒龍類(lèi)都不長(cháng)毛,所以它也是不長(cháng)毛的。
敏感的長(cháng)尾巴
侏羅獵龍不長(cháng)毛的原因總算是找到了,可當古生物學(xué)家再次將目光轉向它的鱗片時(shí),卻發(fā)現并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單!
其實(shí)就在最初的研究中,古生物學(xué)家透過(guò)電子顯微鏡觀(guān)察侏羅獵龍尾巴上的鱗片時(shí),注意到每一枚鱗片上都有奇怪的同心圓結構,這種結構在其他恐龍鱗片化石中是從來(lái)沒(méi)有出現過(guò)的。關(guān)于這種結構的成因,古生物學(xué)家起初認為是在化石的形成過(guò)程中因為某種原因出現的,并非侏羅獵龍鱗片上原有的結構,所以就沒(méi)有特別進(jìn)行討論和研究。
最近,來(lái)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構上,并且揭開(kāi)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構相同的同心圓,證明這個(gè)結構是有規律性的,也就是侏羅獵龍尾巴上的原生結構,并非在化石形成過(guò)程中出現的。
侏羅獵龍尾巴鱗片上的同心圓結構
證明了同心圓結構是原生的,那么這個(gè)結構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(méi)有發(fā)現類(lèi)似的結構。既然沒(méi)法從化石上找答案,那么就從今天地球上長(cháng)鱗片的動(dòng)物中找線(xiàn)索吧。經(jīng)過(guò)全面的調查,古生物學(xué)家真的就在鱷類(lèi)的鱗片上找到了相似的結構。鱷類(lèi)鱗片上的同心圓結構,全稱(chēng)是信息系統控制中樞,說(shuō)白了就是壓力感受器。
當鱷類(lèi)在水中活動(dòng)的時(shí)候,能夠通過(guò)鱗片上的壓力感受器探測周?chē)h(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。
鱷魚(yú)的面部皮膚上有同心圓結構的壓力感受器
侏羅獵龍的尾巴鱗片上竟然有壓力感受器這種高級“設備”,說(shuō)明侏羅獵龍的尾巴非常敏感,真的是出人意料。新的問(wèn)題又來(lái)了,鱷魚(yú)鱗片上的壓力感受器是通過(guò)水作為介質(zhì)來(lái)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?chē)鷫毫ψ兓?,這個(gè)結構豈不是很雞肋?
海島暗夜摸魚(yú)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(guò)那個(gè)時(shí)候的歐洲西部和今天完全不同,既沒(méi)有南面高聳的阿爾卑斯山脈,也沒(méi)有北面平坦的沿海低地,有的只是一大片將陸地淹沒(méi)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。
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(wú)法支撐大型動(dòng)物的生存,所以這里的動(dòng)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(chóng)這樣的小動(dòng)物。為了能夠填飽肚子,侏羅獵龍將目光投向了圍繞著(zhù)島嶼的淺灘,還有島嶼上的池塘、泄湖等水域。
侏羅紀時(shí)的地球
在白天,侏羅獵龍大部分時(shí)間都會(huì )躲起來(lái)休息,因為外面危機重重,不僅有四處游蕩的食肉動(dòng)物,天空中的翼龍也會(huì )突然來(lái)個(gè)俯沖攻擊,將弱小的侏羅獵龍叼走。當夜幕降臨之后,許多動(dòng)物進(jìn)入夢(mèng)鄉,侏羅獵龍才開(kāi)始四處活動(dòng)。侏羅獵龍的大眼睛保證它能夠在黑暗中看清周?chē)沫h(huán)境,但是眼睛卻沒(méi)有辦法穿透水面看到下面游來(lái)游去的小魚(yú)小蝦,這個(gè)時(shí)候尾巴鱗片上的壓力感受器就派上用場(chǎng)。
當侏羅獵龍站在漆黑一片的水中時(shí),其尾巴剛好浸在水中,鱗片上的壓力感受器開(kāi)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(jìn)入攻擊范圍之后,侏羅獵龍便會(huì )在壓力感受器的引導下進(jìn)行攻擊,捕魚(yú)、抓蝦、逮螃蟹都不在話(huà)下。盡管看上去好像是在渾水摸魚(yú),但是侏羅獵龍能夠對水下的獵物進(jìn)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(gè)作用,是捕獵的工具。沒(méi)想到侏羅獵龍的長(cháng)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構的發(fā)現刷新了我們對于恐龍感覺(jué)能力的認知,原來(lái)恐龍還能將觸覺(jué)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學(xué)和進(jìn)化館館長(cháng)迦勒·布朗所說(shuō):“從特別保存下來(lái)的化石分析皮膚細節,我們看到了一個(gè)截然不同的世界!”
關(guān)注【深圳科普】微信公眾號,在對話(huà)框:
回復【最新活動(dòng)】,了解近期科普活動(dòng)
回復【科普行】,了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復【研學(xué)營(yíng)】,了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復【科普課堂】,了解最新科普課堂
回復【科普書(shū)籍】,了解最新科普書(shū)籍
回復【團體定制】,了解最新團體定制活動(dòng)
回復【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回復【觀(guān)鳥(niǎo)知識】,學(xué)習觀(guān)鳥(niǎo)相關(guān)科普知識
回復【博物學(xué)院】,了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情