为什么会滑翔的动物,都没能进化出动力飞行
有一种理论认为,在飞行的进化道路上,滑翔是进化的死胡同,一旦进化出滑翔能力的动物,就再也进化不出动力飞行的能力。
自3.8亿年前的泥盆纪以来,滑翔的能力在陆地动物的进化过程中非常频繁地出现。当时的植物中木质素和纤维素的进化,为新进化的陆地动物提供了一个三维的地上空间。动物需要从一棵树跳到另一棵树上,或从一棵树跳到地上,以躲避捕食者或者寻找食物。
这样的三维栖息地,也使生活在树木中具有更高认知能力的动物拥有更好的进化选择,以应对更复杂的环境,这并非不可能,因为它们必须在更复杂的栖息地中飞行穿梭。简单来说,就是复杂的环境迫使某些动物进化出动力飞行的能力。
到目前为止,科学界只知道陆地动物进化出动力飞行的四次无争议的时间。首先,大约在3.5亿年前的石炭纪时期,昆虫是第一个独自登上天空的。科学家们认为,昆虫用于自主动力飞行的翅膀,是从气管鳃进化而来的。
气管鳃是某些昆虫体壁向外突出的丝状或薄片状的结构,其中密布气管的分支,气管内的气体通过这个结构跨越体壁与周围环境进行气体交换。科学家们发现,一种叫蜉蝣的昆虫,它们若虫期的气管鳃看起来很像它们成年后的翅膀。但关于昆虫究竟是如何进化出动力飞行能力的,目前还没有进一步的细节。
蜉蝣若虫的气管鳃昆虫在天空中毫无争议地存在了一亿多年后,直到三叠纪,第一批脊椎动物进化出了动力飞行——翼龙。由于目前还没有发现翼龙的过渡化石,因此,目前还不清楚它们在动力飞行的进化过程中是否经历了滑翔阶段。
大约1.5亿年前,也就是翼龙出现万年后,鸟类从恐龙的一个分支进化出了动力飞行。科学家们现在已经基本确定,鸟类并没有从滑翔过渡到动力飞行。取而代之的是,它们通过奔跑和跳跃,拍打它们的原始翅膀来进化出动力飞行,最初可能是为了求偶而进化出尽可能巨大的翅膀,以吸引异性的注意。而且拍打翅膀能提高它们奔跑的速度。
万年前,彗星撞击地球引发的一系列灾难导致非鸟类恐龙灭绝后,一个哺乳动物亚群飞上了天空——蝙蝠。因为蝙蝠这种动物体型太小,在导致化石化的地质过程中很容易被压碎,骨头很难化石化,因此目前还没有发现它们不能飞行的祖先和完全成形的蝙蝠之间的过渡化石。
有一些科学家提出,它们可能是从一种类似于马达加斯加狐猴一样从一棵树跳到另一棵树的祖先进化而来的。这就是为什么当它们不飞的时候,它们会用脚把自己倒挂起来。它们向动力飞行的过渡模式非常有争议,很难想象它们是如何演变出动力飞行的。
还有一些证据表明,一旦滑翔在脊椎动物中进化,某些肌肉和解剖结构就很难朝着动力飞行的方向进化,因为滑翔是一种“足够好”的运动。动力飞行必须从一开始就有扑翼,滑翔的动物解剖学特征仅仅适合于滑翔,而不能发展到扑翼。
以上这种假设越来越有吸引力,即脊椎动物的动力飞行根本没有滑翔阶段。另一方面,有点令人怀疑的是,动力飞行的进化如此之少,而脊椎动物的滑翔一直在进化,在不同的动物群中每几百万年进化一次,而且没有无争议的证据表明它曾经过渡到动力飞行。
这是一个引人入胜的理论,它目前看起来是合理的,但在我们可以说滑翔是进化的死胡同之前,它需要更多关于翼龙和蝙蝠动力飞行进化过渡的证据。
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