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2022年11月15日

大古生物學家重塑早期飛行演化
證實鳥類祖先使用肩部輔助上拍飛行

2022年11月15日
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通過鐳射螢光成像技術(LSF)取得屬於白堊紀早期的有喙鳥類、孔子鳥屬的圖像。圖中顯示了用來為上拍飛行提供動力的巨大肩膀肌肉。圖片提供:Pittman et al. 2022

圖中顯示孔子鳥屬的胸部結構LSF側視圖。圖像顯示牠們擁有較弱的胸部肌肉,。為上拍飛行的早期發展提供證據。圖片提供:Pittman et al. 2022

LSF技術展示了孔子鳥屬的翅膀結構,包括了控制翅膀前緣張力的韌帶(黃色條狀)。圖片提供:Pittman et al. 2022

古生物學家從生物骨頭化石中推斷,飛行恐龍的早期飛行狀態為利用肩部及胸部肌肉分別為上拍飛行及下拍飛行提供動力。由香港中文大學(中大)及國際古生物學家組成的研究團隊成功利用尖端的鐳射成像技術,終於發現了支撐古代飛行恐龍撲翼的軟組織,進一步驗證了科學界對早期飛行狀態的假設。

研究團隊利用鐳射螢光成像技術(Laser-Stimulated Fluorescence,簡稱LSF)應用在一千多件存活於侏羅紀晚期及白堊紀早期、從中國東北出土的近鳥類(paravians)飛行恐龍化石樣本,集中檢視依附著肩部與胸部位置的組織,並將數據進行定量骨骼重建(quantitative skeletal reconstructions)。

中大生命科學學院助理教授、論文第一作者文嘉棋博士表示:「我們對於現存鳥類的飛行能力有良好的了解,但由於軟組織一般難以保存,我們對於古代鳥類及牠們的近親如何飛行的認識很少。團隊現在成功透過LSF觀察到難以被發現的軟組織,而這些軟組織以往只能通過骨頭化石暗示其存在。」

文博士續說:「研究中的LSF數據證實了恐龍的祖先利用肩膀肌肉為上拍飛行提供動力,以及胸部肌肉為下拍飛行提供動力。這些重要數據使古生物學界能夠更準確地重構早期的飛行能力。」

化石樣本中還包括了一種活躍於一億二千五百萬年前的早期有喙鳥類、以中國著名哲學家命名的孔子鳥屬(Confuciusornis)。組織重構顯示該鳥類的胸部肌肉比較弱,而肩部肌肉則比較強壯。臨沂大學教授、論文的聯合通訊作者王孝理教授指出:「我們對孔子鳥的研究為上拍飛行提供了最早期的的證據,令人非常興奮。」

對於部份早期鳥類缺乏胸骨之原因,一直是古生物學界想拆解的謎團。美國科學進步基金會主任、論文的合著者Thomas G. Kaye 提出:「從LSF資料分析可見,早期鳥類如具標誌性的近鳥龍屬,牠們的胸部位置結構較弱是牠們缺乏胸骨的原因。牠們並沒有充分利用胸部的肌肉,因此在不需要胸骨的情況下便漸漸失去了胸骨。」

大部分在研究中使用的化石樣本都在山東省的山東天宇自然博物館中展出,該博物館因其收藏的帶有羽毛的恐龍標本而聞名世界。博物館館長及論文合著者鄭曉廷教授表示:「我們很高興團隊利用了館中一千多件的藏品得出重要的數據,促進飛行恐龍研究發展。我們期待未來可以分享更多令人興奮的發現。」

研究結果已於國際科學學術期刊《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上發表。網址:https://doi.org/10.1073/pnas.2205476119



通過鐳射螢光成像技術(LSF)取得屬於白堊紀早期的有喙鳥類、孔子鳥屬的圖像。圖中顯示了用來為上拍飛行提供動力的巨大肩膀肌肉。圖片提供:Pittman et al. 2022

通過鐳射螢光成像技術(LSF)取得屬於白堊紀早期的有喙鳥類、孔子鳥屬的圖像。圖中顯示了用來為上拍飛行提供動力的巨大肩膀肌肉。圖片提供:Pittman et al. 2022

 

圖中顯示孔子鳥屬的胸部結構LSF側視圖。圖像顯示牠們擁有較弱的胸部肌肉,。為上拍飛行的早期發展提供證據。圖片提供:Pittman et al. 2022

圖中顯示孔子鳥屬的胸部結構LSF側視圖。圖像顯示牠們擁有較弱的胸部肌肉,。為上拍飛行的早期發展提供證據。圖片提供:Pittman et al. 2022

 

LSF技術展示了孔子鳥屬的翅膀結構,包括了控制翅膀前緣張力的韌帶(黃色條狀)。圖片提供:Pittman et al. 2022

LSF技術展示了孔子鳥屬的翅膀結構,包括了控制翅膀前緣張力的韌帶(黃色條狀)。圖片提供:Pittman et al. 2022

 

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