自然科普:皮糙肉厚的恐龍也有敏感肌?
發(fā)布時(shí)間:2021-03-01
瀏覽次數(shù):1449

鱗片是爬行動(dòng)物的標(biāo)配,恐龍作為爬行動(dòng)物當(dāng)然也是渾身長(zhǎng)滿了鱗片。直到20世紀(jì)末,中國(guó)遼寧省發(fā)現(xiàn)的化石證明,其實(shí)許多恐龍也是長(zhǎng)羽毛的。長(zhǎng)羽毛的恐龍貌似要比長(zhǎng)鱗片的恐龍“高端”,但其實(shí)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(shí)很敏感。

功能強(qiáng)大的鱗片

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

圖片林蜥復(fù)原圖

別看林蜥長(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)間,這就極大限制了兩棲動(dòng)物的活動(dòng)范圍。長(zhǎng)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(hù)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?yàn)橛辛索[片的保駕護(hù)航,曾經(jīng)屬于生命禁區(qū)的干旱荒漠地帶為爬行動(dòng)物們敞開(kāi)了大門!

圖片科莫多巨蜥鱗片非常堅(jiān)硬

鱗片不僅有防止水分蒸發(fā)和抵擋紫外線的功能,還強(qiáng)化了防護(hù),阻擋來(lái)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(zhǎng)著堅(jiān)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(guó)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(duì)于爬行動(dòng)物的鱗片沒(méi)有好感,但是今天鳥(niǎo)類的羽毛和哺乳動(dòng)物的毛發(fā)都是由鱗片演化而來(lái)的。

侏羅紀(jì)的袖珍殺手

大部分恐龍是長(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)南部的巴伐利亞,地層正是著名的索倫霍芬石灰?guī)r層。說(shuō)起索倫霍芬石灰?guī)r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。

圖片侏羅獵龍(未成年)與人類的體型對(duì)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(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(zhǎng)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(zhǎng)有一對(duì)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(dòng)敏捷,以長(zhǎng)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(zhǎng)長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)時(shí)能夠靈活的轉(zhuǎn)向。當(dāng)古生物學(xué)家深入研究之后,會(huì)發(fā)現(xiàn)侏羅獵龍的尾巴還有第三個(gè)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(guó)發(fā)現(xiàn)的中華龍鳥(niǎo)和麗羽龍也屬于這個(gè)家族,它們還長(zhǎng)著羽毛。既然美頜龍科中許多恐龍都長(zhǎng)毛,那侏羅獵龍也應(yīng)該是長(zhǎng)毛的咯?事實(shí)并非如此。

圖片侏羅獵龍的復(fù)原圖(圖片來(lái)源/美國(guó)國(guó)家地理)

古生物學(xué)家在仔細(xì)研究侏羅獵龍的化石時(shí),竟然在尾巴基部發(fā)現(xiàn)了鱗片結(jié)構(gòu)。說(shuō)好的羽毛呢?為什么侏羅獵龍依然長(zhǎng)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(dú)立演化,中間會(huì)有反復(fù),在這個(gè)過(guò)程中鱗片會(huì)再次出現(xiàn),侏羅獵龍就是個(gè)例子。

侏羅獵龍為什么不長(zhǎng)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,最新的觀點(diǎn)認(rèn)為侏羅獵龍其實(shí)屬于更為原始的巨齒龍類,巨齒龍類都不長(zhǎng)毛,所以它也是不長(zhǎng)毛的。

敏感的長(zhǎng)尾巴

侏羅獵龍不長(zhǎng)毛的原因總算是找到了,可當(dāng)古生物學(xué)家再次將目光轉(zhuǎn)向它的鱗片時(shí),卻發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在其他恐龍鱗片化石中是從來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的。關(guān)于這種結(jié)構(gòu)的成因,古生物學(xué)家起初認(rèn)為是在化石的形成過(guò)程中因?yàn)槟撤N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(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(jié)構(gòu)上,并且揭開(kāi)了其中暗藏的玄機(jī)。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(gè)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(guò)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(gè)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?yàn)橹霸谄渌铸埖镊[片化石上并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)構(gòu)。既然沒(méi)法從化石上找答案,那么就從今天地球上長(zhǎng)鱗片的動(dòng)物中找線索吧。經(jīng)過(guò)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(shuō)白了就是壓力感受器。

當(dāng)鱷類在水中活動(dòng)的時(shí)候,能夠通過(guò)鱗片上的壓力感受器探測(cè)周圍環(huán)境壓力的變化,特別是感知獵物的存在,相當(dāng)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(jí)“設(shè)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,鱷魚鱗片上的壓力感受器是通過(guò)水作為介質(zhì)來(lái)探測(cè)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(gè)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(cè)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(jì)歐洲淺海的島嶼之上。

圖片侏羅紀(jì)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島嶼的淺灘,還有島嶼上的池塘、泄湖等水域。

圖片侏羅紀(jì)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?yàn)橥饷嫖C(jī)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(dāng)夜幕降臨之后,許多動(dòng)物進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng),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圍的環(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(dāng)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(dāng)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(dǎo)下進(jìn)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(jìn)行精準(zhǔn)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(zhǎng)尾巴如此敏感,竟能夠成為“探測(cè)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(duì)于恐龍感覺(jué)能力的認(rèn)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(tǒng)學(xué)和進(jìn)化館館長(zhǎng)迦勒·布朗所說(shuō):“從特別保存下來(lái)的化石分析皮膚細(xì)節(jié),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(hào),在對(duì)話框:
回復(fù)【最新活動(dòng)】,了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】,了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】,了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】,了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】,了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】,了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥(niǎo)知識(shí)】,學(xué)習(xí)觀鳥(niǎo)相關(guān)科普知識(shí)
回復(fù)【博物學(xué)院】,了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情

聽(tīng)說(shuō),打賞我的人最后都找到了真愛(ài)。
做科普,我們是認(rèn)真的!
掃描關(guān)注深i科普公眾號(hào)
加入科普活動(dòng)群
  • 參加最新科普活動(dòng)
  • 認(rèn)識(shí)科普小朋友
  • 成為科學(xué)小記者