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跳动的脉搏
鸟类飞行能力起源于地面运动?(图)
【字体: 大 中 小 】 时间:2003年01月20日 来源:
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[生物通讯]就飞行能力而言,小鸡似乎一直是农场里的失败者。但它们拍打翅膀和奔跑的技术恰恰代表了有关飞翔能力起源的理论中的一次飞跃。
实验室踏车(一种由一根不断运动的皮带组成的锻炼装置,人可以在上面行走,但仍停留在原地)测试表明,山鹑以及其它地面行走的鸟类如小鸡、火鸡、鹌鹑和松鸡等奔跑时会鼓动它们的小翅膀以提高在陡峭斜坡和垂直表面上的牵引力。
明尼苏达大学的Kenneth Dial的这些发现,为研究会飞的恐龙和鸟类祖先是如何进化的提供了一个新模型。
[AD340X300] “现在,它们的翅膀不是用来将它们升上天空,而是帮助它们稳固地在地面上奔跑。”Dial说。经过鼓翼修饰的奔跑可能帮助原始飞翔鸟类飞上枝头或悬崖以躲避掠食者、并更好地控制落回地面的活动,他推测。
完全成熟的山鹑无需助跑就能够到达超过5米的垂直高度,而翅膀尚未发育完全的雏鸟飞翔能力几乎与成熟山鹑一样好。
当Dial修剪或拔掉它们翅膀上的羽毛时,山鹑就不能施展凌空而起的绝技了。所有鸟类--无论羽毛是否完整,攀登光滑表面的能力都很差。
通过放置加速器到鸟类的背部同时拍摄下高速录像,Dial 确定了山鹑翅膀产生的推动自身沿倾斜表面前进的力。在录像中,他观察到山鹑旋转翅膀的位置以便与斜坡的倾斜度匹配。
换言之,拍打的翅膀的作用实际上就像是赛车后面的扰流器,扰流器根据空气动力学原理推动赛车沿跑道前进以获得更好的牵引力。Dial认为,新发现的这个鸟类翅膀功能可能代表了被生物学家们忽略的飞翔能力进化中的一个中间步骤。
没人能够设想Dial在他的实验山鹑中看到了鸟类的原始状态,加州大学伯克利分校的古生物学家Kevin Padian 说。但这项研究确实展示了原始鸟类可能拥有的一种能力。“只有长出功能完全的翅膀才能飞翔。”他说。“但功能不完全的原始翅膀也有着帮助鸟类窜到树干上的空气动力学用途。”
许多生物学家认为,鸟类是从一种已知兽角类恐龙进化而来的。这些飞行鸟类与地面鸟类类似:它们有着强壮的后肢,它们沿着地面快速奔跑,一些鸟类的前肢还长着羽毛。有翅膀的恐龙始祖鸟有一个肩关节,使得它们的翅膀可以沿几个方向旋转,而不只是象在飞行时那样垂直拍打身体。
飞行能力是“平地而起”还是“树上落下”,还是二者某种形式的组合进化而来的,这一问题还是古生物学家们争论的一个热门话题。堪萨斯大学自然历史博物馆的鸟类学家Richard Prum说道。“现在一个主要问题就是鸟类飞行的哪些组成部分起源于地面运动,哪些起源于空中飞行。”
参考文献:Dial, K. P. Wing-assisted incline running and the evolution of flight. Science, 299, 402 - 404, (2003).
生物通编译自NATURE SCIENCE UPDATE