大量的恐龙长有羽毛。但只有少数恐龙进化出了用于飞行的羽毛。事实上，确定哪些长有羽毛的恐龙会飞，哪些不会飞，历来是古生物学家面临的一个难题。然而，一项新研究表明，这个问题并不像以前认为的那么棘手。
在这项发表在《PNAS》杂志上的研究中，一对古生物学家提出了一系列他们认为飞行羽毛共有的特征。基于恐龙唯一现存后代——鸟类的羽毛，这些特征可以阐明哪些恐龙发展出了飞行能力以及何时发展出来的。
“兽脚亚目恐龙，包括鸟类，是我们星球上最成功的脊椎动物谱系之一，”研究作者之一、芝加哥菲尔德博物馆古生物学家 Jingmai O’Connor 在一份新闻稿中说。“它们如此成功的原因之一是它们的飞行能力。另一个原因可能是它们的羽毛，因为它们是如此多功能的结构。因此，任何有助于我们理解这两种重要特征如何协同进化的信息……都非常重要。”
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羽毛、飞行与成为鸟类
并非所有恐龙都长有羽毛，也并非所有恐龙都能飞行，但兽脚亚目恐龙中的一些确实兼具两者。虽然该类群的大部分成员，包括霸王龙和伶盗龙，长有羽毛但双脚牢牢地固定在地面上，但一小部分兽脚亚目恐龙进化出了能在约2.3亿年前将它们带向天空的羽毛。（正是在这些长有羽毛的飞行生物中，第一批鸟类才成为了鸟类。）
当然，古生物学家无法简单地通过窗外观察来确定哪些古代恐龙进化出了飞行羽毛。相反，他们通常在兽脚亚目恐龙的化石中寻找线索——包括它们的臂骨、翅骨和叉骨的大小和形状——来确定哪些长有羽毛的恐龙也曾飞行。
在这项最新研究中，O’Connor 和另一位芝加哥菲尔德博物馆的古生物学家 Yosef Kiat，转而研究了鸟类的羽毛结构——鸟类是恐龙唯一现存的后代，也是当今世界上唯一现存的兽脚亚目恐龙。通过研究它们的羽毛分布和其他羽毛特征，这对科学家发现了几种似乎所有飞行鸟类都共有的特征。
该团队认为，这些特征可以追溯到鸟类的古老祖先——出现在飞行兽脚亚目恐龙的化石羽毛中——因此可以作为指示器，表明哪些长有羽毛的恐龙会飞，哪些不会。
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飞行羽毛和非飞行羽毛有何不同？
为了得出他们的发现，该团队研究了 340 多个物种的飞行和非飞行鸟类的羽毛，从鹈鹕到企鹅。通过比较和对比飞行鸟类和非飞行鸟类羽毛的异同，该团队确定了几种在翱翔天空的鸟类物种中共享的特征。
例如，古生物学家指出，在飞行鸟类中，翅尖的初级飞羽总是不对称的，而在非飞行鸟类中则是对称的。此外，除了羽毛的分布外，该对科学家还发现，飞行鸟类的初级飞羽数量总是在 9 到 11 根之间，而非飞行鸟类的初级飞羽数量则变化很大——从 0 到 40 根以上不等。
“它们都具有 9 到 11 根初级飞羽这一共同特征，”Kiat 在新闻稿中说。“我很惊讶没有人似乎发现过这一点。”
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为什么飞行羽毛和非飞行羽毛如此重要？
为了进一步检验他们的发现，O’Connor 和 Kiat 识别了 35 个不同化石兽脚亚目物种的飞行能力，这得益于他们发现的共同羽毛特征。
“你可以基本上通过观察初级飞羽的数量和形状的重叠来确定一种化石鸟类是否能够飞行，以及它的祖先是否能够飞行，”O’Connor 在新闻稿中说。
例如，在评估了始祖鸟和伤齿龙（Microraptor）的化石兽脚亚目后，他们发现两者都拥有 9 到 11 根初级飞羽，且形状不对称，适合飞行。相反，他们发现卡乌迪普特里斯（Caudipteryx）拥有 9 根初级飞羽，呈对称排列，这表明该兽脚亚目恐龙是陆生的。
该团队认为，这些发现可以解决关于恐龙羽毛和飞行的一些最重要的问题。“关于飞行在恐龙身上是只进化了一次，还是多次独立进化，一直存在争论，”O’Connor 在新闻稿中说。“我们的结果似乎表明，飞行在恐龙身上只进化了一次，但我们必须认识到，我们对恐龙飞行的理解才刚刚开始。”
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文章来源
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PNAS。 飞行羽毛的数量和形状的功能限制
Current Biology。 长有羽毛的恐龙
Britannica。 兽脚亚目
Britannica。 霸王龙
Britannica。 伶盗龙
Britannica。 始祖鸟
