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阿凡达伊卡兰翼龙——你来自哪里?

2015-08-25

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2009年,一部由詹姆斯Ÿ卡梅隆导演的名为《阿凡达》的3D科幻电影横扫全球影坛,不仅让影片获得了票房大丰收,更是让人们对影片中的各种外星生物津津乐道。在这部电影中有两类空中飞行的翼兽——魅影和伊卡兰。这种依据地球的飞行生物混合加工而成的虚构物种,在时隔5年之后居然找到了连原创者都不知道的地球生物“原型”。这就是今年9月11日,《自然》(Nature)子刊《科学报告》(Scientific Reports)在线发表的中国科学院古脊椎动物与古人类研究所汪筱林研究员领导的科研团队的最新发现和研究成果——阿凡达伊卡兰翼龙(Ikrandraco avatar)。

新属种的发现

伊卡兰翼龙包括两件产自辽西下白垩统九佛堂组的化石标本。正型标本产自建昌喇嘛洞,保存了完整的头骨和下颌,以及部分身体骨骼;另一件标本产自相邻的凌源四合当,包括完整的头骨、下颌和部分颈椎。两件标本的产出地点相距约20-25公里,都赋存在九佛堂组的湖相页岩中。在已发现的翼龙化石中,伊卡兰翼龙是少见的同一属种发现了一件以上较为完整标本的类型。形态学和分支系统学的研究表明,伊卡兰翼龙属于翼手龙亚目的无齿翼龙超科(Pteranodontoidea),具有一些自近裔特征及特征组合而区别于其他翼手龙类:头骨背侧在鼻眶前孔上方微微拱起;鼻骨外侧凹陷;下颌腹侧下颌骨脊后缘具钩状突;枢椎侧面具有两个发育的气孔;头骨低矮;方骨强烈后倾(150°);前上颌骨平直无脊;下颌骨质脊呈刀片状,最高处位于中间位置;第二、三翼指骨近端腹侧具有气孔。在九佛堂组的地层中,汪筱林等还发现过猎手鬼龙、努尔哈赤翼龙和辽宁翼龙等,这些中到大型的食鱼翼龙与这次发现的伊卡兰翼龙具有较近的亲缘关系,但是更精确的分类位置还有待于进一步的研究。

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科幻与现实

虽然在人们虚构的潘多拉星球上的生物与地球生物完全不同,可我们却总能在那些奇特的外星生物身上找到地球生物的影子。在这部电影中给人们留下最深刻印象的就是那些空中飞行的翼兽伊卡兰和魅影。这些飞行动物既不像鸟,也不像蝙蝠,很显然也不是电影制作者凭空想象出来的,这些被纳威人作为坐骑驾驭在空中飞行的大型动物,很大程度上是参考了现今已经绝灭的飞行爬行动物——翼龙,可以说是翼龙、鸟和蝙蝠等飞行脊椎动物的混合体。影片中最令人难忘的就是主角的坐骑魅影,它的头部形态就是两种翼龙头骨的集合。魅影的上下颌都有头饰,满嘴都是尖利的牙齿,这与古魔翼龙相似,只不过古魔翼龙的头饰为圆弧形,而魅影的呈帆状,这样的头饰我们却能在古神翼龙的头上找到,而古神翼龙却没有牙齿,魅影其实就是这两种翼龙的结合体。古魔翼龙和古神翼龙在中国和巴西都有发现,而古神翼龙目前仅发现于中国和巴西,其生存时代也大致相当,是距今约1.1-1.2亿年前的白垩纪中期。伊卡兰显然被电影艺术家们在魅影的基础上做了些许调整,去掉了头骨顶部的头饰,而仅保留了下颌的脊状结构。意外的是,这种艺术家的想象之作却为我们提前描绘了一种生活在白垩纪的会飞的地球生物,这就是最新发现的翼龙——阿凡达伊卡兰翼龙。不过这次新发现的翼龙比电影中的伊卡兰小很多,它们的翼展仅1.5米左右,而伊卡兰的翼展可达12米,与地球上已知最大的翼龙相当,魅影的体型则更大,翼展可达25米。

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省力的捕食行为

中国和巴西两国古生物学家在对这两件翼龙化石的形态学和系统发育分析的基础上,重点对伊卡兰翼龙的形态功能和捕食方式等进行了较深入的讨论。伊卡兰翼龙与其他已知翼龙的最大不同在于其只发育下颌骨脊,而没有上颌骨脊。这一奇特的头饰形态在已知的翼龙中从来没有被发现过,在现生动物中也没有实例,因此还无法准确的知道下颌骨脊的功能。科学家们对头骨脊可能具有的多种功能进行了解释,认为头骨发育脊(头饰)的最常见的功能就是展示,无论是性别展示还是属种间展示,很显然在头部上方远比在头部下方要更容易被发现和更具有展示功效,也更能引起其他个体或异性的关注,所以仅具有下颌骨脊的伊卡兰翼龙则大大降低了头饰仅仅作为展示功能的可能性。从两件标本下颌骨脊表面来看,并未发现像掠海翼龙的头骨脊上大量分布的沟槽状的血管印痕,所以其作为散热功能的可能性也较小。剩下的就是与动力学相关的功能了,伊卡兰翼龙的下颌骨脊呈半圆形,边缘平滑似刀片状,很可能还具有一层较薄的角质鞘,这使得其在飞行和捕食时具有切割流体和降低阻力的功能,从而推测伊卡兰翼龙在它们生活的淡水湖泊捕猎食物的过程中,会贴近水面飞行,薄薄的下颌骨脊部分或全部切入水中,一旦发现水面附近的猎物就迅速将其捕获,下颌骨脊在这一捕食过程中就起到了切割水流和瞄准猎物的作用,非常类似于现生剪嘴鸥的捕食行为。曾有研究者认为,之前被推测在水面低飞掠食的翼龙可能并不具有这种能力,原因在于它们的体型过大,如此贴近水面飞行捕食所消耗的能量也过大。而伊卡兰翼龙的翼展大约只有1.5米,属于中小型的翼龙类,也仅比剪嘴鸥(翼展约1.2米)略大一点,所以伊卡兰翼龙可能也只是偶尔采用这一捕食方式。

在伊卡兰翼龙的下颌骨脊后侧发育有明显的钩状突,这一特征在其他翼龙和现生动物中都未曾被发现。虽然有一些翼龙化石从其皮肤印痕推测,认为具有类似现生鹈鹕的喉囊,但是都没有确实可靠的证据。然而,伊卡兰翼龙发育的钩状突很可能就是其具有喉囊的最好证据,这一结构的主要功能是为了附着柔软的皮质喉囊,也代表了喉囊最前端的位置。伊卡兰翼龙喉囊的功能可能和鹈鹕的略有不同,鹈鹕利用喉囊进行捕食,而伊卡兰翼龙很可能利用喉囊来储存在水面多次捕获到的鱼类等食物,而不需要在每次捕抓到食物后立刻吞咽,也不需要飞离水面后再寻找目标进行下一次的捕食。这样的捕食行为起到了很好的节省体能的作用,也代表了一种全新的翼龙捕食方式。

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化石生物的命名

另一个吸引人眼球的方面莫过于“阿凡达伊卡兰翼龙”这个名字,古生物学家是如何给新的翼龙命名的呢?首先让我们来了解一下阿凡达伊卡兰翼龙这个名字吧,其实这只不过是它的中文译名,而Ikrandraco avatar才是它的学名,和其他生物一样,学名都是使用拉丁文,大多数采用林奈的双名法,前面的Ikrandraco是属名,由“纳威语”Ikran(伊卡兰)和拉丁语draco(龙)组成;而后面的avatar则是种本名,表示来自电影《阿凡达》,翻译成中文时,种名在前,属名在后,这就是阿凡达伊卡兰翼龙了。在翼龙的命名过程中,必须遵守《国际动物命名法规》,例如属名不能重复,还有一些约定俗成的规则,比如通常会选择较为固定的词根来表示翼龙,常用的有希腊语的pterus(翅膀)和dactlyus(手指),拉丁语的draco(龙)等。

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古生物命名都遵循一些命名规则,有以化石发现地命名的,有以人名命名的,也有以化石特征命名的。以翼龙为例,每一个翼龙的名字后面都有自己的故事。有的故事比较简单,就是告诉大家这个翼龙来自哪里,比如顾氏辽宁翼龙(Liaoningopterus gui),说的就是这个翼龙发现于辽宁省,这样的情况很多见,还有董氏中国翼龙(Sinopterus dongi)等。很多翼龙的种本名是用来纪念一些在翼龙研究或者古脊椎动物研究中做出重要贡献的科学家,如杨氏飞龙(Feilongus youngi),就是来纪念中国古脊椎动物的奠基人杨钟健院士,他也是中国翼龙研究的开创者;还有就是威氏翼手喙龙(Pterorhynchus wellnhoferi),这一种本名就是来纪念首位对全世界翼龙进行全面系统总结的德国科学家威尔霍夫。有的翼龙名字讲述了这一翼龙的特征,如无齿翼龙(Pteranodon),这种翼龙就是一类没有牙齿的翼龙,但也并不是所有没有牙齿的翼龙都属于无齿翼龙。有的名字来自于各种神话传说,如最大的风神翼龙(Quetzalcoatlus),好像这种翼龙就是风神——披羽蛇神在人间的化身;中国鲲鹏翼龙(Kunpengopterus sinensis),鲲和鹏都是庄子幻想的生物,能互相幻化,而这种翼龙,也是两大类翼龙变化过渡的类型。有的名字也描绘了这一翼龙的生活方式,如世界上成年个体最小的翼龙,隐居森林翼龙(Nemicolopterus crypticus),这是一种小型翼龙,生活在森林中,靠隐藏躲避捕食者;掠海翼龙(Thalassodromeus),描绘了在海面低飞掠食的翼龙的生活场景。以后再看到一个完全陌生的翼龙名字的时候,你也能读到那名字背后的小小故事了。

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