脊椎動物——從陸上到天上 (下) / 講者: 文嘉棋教授（香港中文大學生命科學學院助理教授）
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上星期我們重溫由古物古蹟辦事處以及魚農自然護理處合辦在 2025 年 1 月 5 日舉行的講座脊椎動物從陸上到天上了解到鳥類是獸腳類恐龍的直系後代而一些早期鳥類原來並不懂飛它們的飛行能力是慢慢演化而來

今天,我們會繼續跟著講者香港中文大學生命科學學院助理教授文嘉琪教授認識地球上第一批擁有飛行能力的脊椎動物翼龍用恐龍為主題的科幻電影《蜂魔全球》不少人都會將翼龍當成是一種識飛的恐龍

但事實上翼龍只是恐龍的近親物種不應該歸類為恐龍文嘉祺說翼龍最早生活在三疊幾萬期自此獨霸了天空好幾千萬年

如果在谈古时代我们有三个植栽动物是有飞的功能的他们三个不同时间演化出来的功能第一是翼龙

翼龍在這個 Triassic 的那個 period 就演化這個飛的功能所以恐龍時代就包括 Triassic 諸多多 Gerassus 和 Cortesius 在這個八惡紀翼龍是 Triassic 是有這個飛的功能之後你要等到

侏罗纪的时代,早侏罗纪,才会有些早期的鸟类或者早期的鸟类的近亲,是演化到飞的功能所以翼龙其实在团队里,都是自己一个人飞来飞去都要等一段时间才见到鸟类

但是珠羅紀到了八惡紀有一個很長的時間他們兩個會一起生活的還有他們在那個時間就全部地球的生活環境都有份的在沙漠、在冷的地方、在森林還有它有不同的大小所以他們是很成功在這個時代發展可惜了這個翼龍就在這個晚八惡紀就消失了

只是有這個鳥類就遺傳了我們要等這個八月多過了去到這個 Eocene 我們現在那一段比較近一點時間就先會有蝙蝠的所以你也知道今天也會有蝙蝠和鳥類但是沒有一個時間它們三個會在一起的

目前翼龍已經滅絕不少翼龍化石翼龍蛋化石在全球各地陸續出土已知品種超過 200 種有些翼龍身形巨大雙翼展開可以長達 10 米例如風神翼龍亦都有雙翼展開只有大約 40 厘米的小型翼龍

文嘉琪说,有了这些化石,古生物学家就可以透过研究尝试了解它们的形态构造、演化以至非天秘诀。

我們最初研究翼龍時期差不多是早期的時代可能是 1850 年因為當時很多人有夠錢和時間可以研究這些不同的東西有些人覺得我好像一些 Memo 的好像一個老鼠懂得飛的

因為他看到他的翅膀好像蝙蝠但是現在我們知道他們是一種蜘蛛所以牠最接近其實是恐龍

我們這 200 年差不多有很多很漂亮的標本包括八俄紀的法石在大陸和朱俄紀的法石在德國這是我們可能知道最多的關於翼龍的這些德國朱俄紀的法石和我們早期 Archaeopteryx 的石層是一樣的

你看到這個翅膀是很漂亮的,這個白色部分是翅膀的範圍,還有如果你的眼睛夠尖,你看到它有一條條,這些是幫它扶力的部分,所以你看到它有一個很大的手指,其他手指的按力,所以它的手有一點點控制力,但是有一個很大的手指在這裡,

翼龍的翅膀結構對比起鳥類有所不同翼龍的手指尾特別長用來支撐著身體延伸出來的翼膜形成膜刺是它們飛行的關鍵為了了解更多有關翼龍的飛行演化文嘉琪教授多年來積極利用一種名為「雷射螢光成像」英文簡稱 LSF 的技術

研究化石標本中肉眼看不到的軟組織團隊早前一項研究就是利用了 LSF 的技術去分析小型翼龍化石中翅膀和腳魄的軟組織推算出翼龍可以在水面上起飛

這都是我們的研究這幾個都是給你一點印象關於我們研究飛的變化這個就是一個很小的翼龍好像我的手掌那麼大我們做過研究發現它其實可以在水中起飛

所以有些小鳥可以在水中起飛因為這些翼龍在曼珠羅紀德國多水的地方我們覺得如果它跌入水中會不會浸死一定會懂得起飛今天有些小鳥如果好像有些鷹如果你丟它進水中它會走不出來

但我們發現有些很小的翼龍也可以做還有剛才我說了很大的那個我們也發現其實它也可以起飛這麼大的動物給你的印象我們其實在這些化石有很多不同方面可以研究過往研究員一直都解不通為什麼翼龍的尾翼不會像棋子一樣隨風擺動形成飛行阻力

文教授早前帶領團隊利用 LSF 技術研究潰咀翼龍化石標本的尾翼部分將這個謎底解開這是我最近出的研究是關於尾巴我講了早期翼龍的尾巴比較長縮小了

為什麼會這樣變化呢?我們有一個問題要解釋出來因為我們不知道這個情況一個原因是因為它的尾部最上方有一塊皮但是皮的形狀我們沒有什麼資料

你也知道,如果有一個動物,如果有一條棍,當作一塊紙在那裡,如果那個紙貼上去,你飛的時候就會很繃繃的,飛是很難的,或者是直接飛不了。所以我們做過研究,用激光,就看到原來這一塊是有些棍在骨頭上撐出來的。

也是影響飛行的所以我們為什麼可以解決這個問題呢是發現其實它有另一個支援在另一邊的所以我們做工程很基本的複製你見到它做的那些磅礦例當時倒的時候它會有一個架在那裡是一個複製所以基本上它做這個架是有些部分是在尾巴之後散出來的好像風扇一樣

變成可以令這條皮很硬在天空上不會移動你看到我們畫出來的顏色我們有些證據在這部分有些顏色可能當是像蝦子一樣有一個顯示但總之我們現在知道它不會影響它的飛因為我們有證據我們的懷疑是現在為什麼它變化長尾到細尾

你的牆尾的動物也可以飛得好但是它改變方向就難了

我们英文会计叫做 maneuverability,它的 maneuverability 就没有那么好,所以没有了一条尾就可以帮它 maneuver,所以你看到那些很先进的 fighter jet,打仗那些,其实它的形状和我们平时飞的飞机不同,因为它是很靠它改变方向的方面,所以翼龙就都有这个变化,

照眼看,蝙蝠的膜刺和翼龍有相似之處,難免令人誤會它們有關聯,甚至有人因此覺得蝙蝠就是翼龍的後代。其實蝙蝠和我們人類一樣,都是捕魚類動物。一起聽聽文嘉琪教授怎麼說吧。

恐龍最接近的是翼龍所以我們自己最接近的是那些 ChimpanzeesChimpanzees 是我們最接近的但是蝙蝠因為牠是 Mammals 牠的距離就很遠了所以如果我們想看到牠的共同的祖先

我們要去到蜘蛛的祖先在裡面之後去到蜘蛛的祖先之後他們兩個的祖先所以變成你要拖到很長時間 2.5 億年前左右所以蝙蝠和翼龍和恐龍就比較遠的關係

至於為何蝙蝠與翼龍演化出相似的外形呢?文教授說:「可以用吹蟲演化現象來解釋」英文是 convergence 原來在親緣關係上很遠的生物有機會因為長期面臨同一氣候和環境因素而演化出類似的特徵

那個翼龍為什麼牠的翼這麼像蝙蝠呢?我們在生物科學中稱為「合成」所以好像我們看到狗和鯉魚的翳很像樣子但是有些是跟魚很像樣子

有些鲨鱼也很像他们的关系很远但是他们就演化了差不多形状的 structure 所以我们在 Biology 看见是 convergence 翼龙的翼和蝙蝠的翼是完全 independent 的只不过它演化出来它有个 convergence 但是为什么是 convergence 呢是因为其实

它在天上飛來飛去,它面對的困難,它們解決的問題,因為它用皮的方式來解決問題,它的解決方式也很像,但是鳥類因為用羽毛來解決,它們的形狀就很不同。在 Mammals 裡面,有很多動物可以滑翔的,

我不知道海洋公園有沒有但是有很多可能幾十類的 Mammals 牠們手腳之間是有些皮在那裡有很多不同品種是自己 independently 演化這樣的功能

所以他們看上去這個有皮一樣的東西其實不是的它是很不同但是因為它在心目環境就有一個幫助性有這個功能所以很多不同的動物都有演化差不多類的東西所以這個我們叫做 convergence

有趣的是原來翼龍身上都帶有羽毛文教授曾經參與一項研究利用雷射螢光成像技術素描翼龍的標本發現了至少四種羽毛

這是一個中國遼寧省的化石這個特別因為它的頭骨平時是很尖的三角形的形狀這個圓形的所以很奇怪但這些黑色的東西你可能看到覺得是髒東西其實是那些毛所以它有一個結構在皮上就很像羽毛所以我也有份用激光來研究它

它的形狀都差不多好像早期的鳥類一樣一個大的研究是我們懷疑翼龍的羽毛和鳥類的羽毛是有一個很近的關係

文嘉琪教授最深研究恐龍早期鳥類及翼龍看它們如何演化出飛翔能力她強調這些研究不單為興趣亦可從大自然中獲得啟發推動飛行器及飛行技術的發展例如進一步改良直升機、飛機、飛船的設計減少燃料的耗用對現代社會都會帶來影響

一连两集的《脊椎动物》从陆上到天上的讲座去到这里下星期同样时间星期日晚上 8 点钟香港电台第一台我们会继续为大家重温其他精彩讲座记得不要错过大学堂