早期的鸟类可能使用它们的翅膀不是为了飞行,而是为了奔跑。通过拍打它们的前肢,这些动物在爬上陡坡时获得了更大的牵引力。蒙大拿大学的肯尼斯·戴尔在今天发表在《科学》杂志上的一篇论文中这样认为。戴尔在2001年10月举行的脊椎动物古生物学会的演讲中概述了他所谓的翼辅助倾斜奔跑(WAIR)假说。《大众科学》作家凯特·王在2002年1月杂志上发表的关于那次会议的报道如下。
展翅高飞
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鸟类飞行起源的新观点出现
蒙大拿州波兹曼——向脊椎动物古生物学会做的报告很少引起同情的咕咕声和咯咯声。毕竟,这些是研究霸王龙和其他过去可怕野兽的科学家。但这正是肯尼斯·戴尔在去年十月的小组年会上得到的反应,当时他展示了一段模糊的小鹧鸪雏鸡的录像,它的翅膀被胶带粘在两侧,试图爬树——结果却滚落到戴尔等待的手中。然而,不受束缚的小鸡在攀爬时拍打着它的小翅膀,并稳步向上爬。在取笑了观众的伤感表现后,蒙大拿大学的生物学家回到了手头的问题:解释这个和其他涉及地面鸟类的实验如何引导他提出了关于鸟类飞行起源的新假设。
传统上,学者们提出了两种关于鸟类飞行如何进化的理论。其中一种被称为树栖模型,认为它是在一种为滑翔而生,但开始拍打翅膀以延长空中时间的树栖祖先中进化出来的。另一种被称为奔跑理论,认为飞行起源于小型、双足陆生兽脚亚目恐龙,它们伸出双臂在地面上飞奔,并在追逐猎物或躲避捕食者时跃入空中。前肢上的羽毛增强了升力,从而使这些生物能够起飞。
随着鸟类起源于恐龙的观点被除少数古生物学家以外的所有人接受,奔跑假说也随之被接受。但是树栖和奔跑两种情景都存在解释上的差距。就树栖动物而言,在当今存在的数百种非鸟类滑翔脊椎动物中,没有一种拍打它们的附肢。为什么自然选择会青睐在一种配备了用于地面奔跑的肌肉发达的腿的兽脚亚目恐龙中发展出小小的原始翅膀?戴尔断言,这两种理论都没有充分解决导致完全发达的飞行机制的逐步适应。
戴尔的顿悟时刻来自于了解到鹧鸪及其同类地面鸟类经常放弃陆地,转而选择树木和其他高处以求安全。虽然这些动物看起来像是飞到树上,但他仔细观察后发现,在许多情况下,它们实际上是在向上跑——弯曲双腿,身体倾向树木——同时拍打翅膀。随后的研究表明,拍打翅膀有助于这种垂直奔跑,就像扰流板有助于将赛车压在赛道上一样,通过将鸟类粘在树的侧面。
虽然成年地面鸟类通常完全有能力飞到树上,但它们偏爱奔跑可能源于生命早期它们还不能飞行的时候:在幼年地面鸟类具有将自己发射到空中的能力之前,它离开地面的唯一手段是垂直奔跑。正如戴尔的实验表明,当幼年鸟试图以这种方式躲避捕食者时,即使是部分形成的翅膀的帮助也可能意味着生与死的区别。
他认为,也许鸟类祖先的原始翅膀也带来了同样的好处,因此自然选择青睐了它的发展。随着时间的推移,翅膀进化到不仅能够垂直奔跑,而且当被在地面上奔跑的动物使用时,还能飞行。到目前为止,戴尔的模型并没有引起太大的争议。然而,活着的动物不一定能成为灭绝动物的好模型。“鸟类祖先就是那样做的吗?嗯,也许是,也许不是,”加州大学伯克利分校的凯文·帕迪安评论道。“但[戴尔]正在表明这是有可能的。”就他而言,戴尔将把它留给古生物学家来弄清楚他的鸟类飞行起源理论是否与未来的化石发现相符——或者它是否是无稽之谈。