大白课|原来恐龙也是长毛的呀!你知道羽毛怎么来的吗?

大白课|原来恐龙也是长毛的呀!你知道羽毛怎么来的吗?


去年12月9日,一枚包裹着一条毛茸茸尾巴的琥珀,横空出世。我们终于知道,恐龙真的是长毛的呀!


羽毛这东西,也真是奇妙。现在只有鸟类有羽毛。不过上世纪60年代末,美国耶鲁大学教授约翰•奥斯罗姆就说了,鸟类就是恐龙变来的!那,现在我们都知道,鸟类就是从兽脚类恐龙起源而来。但是羽毛又是怎么来的呢?


似尾羽龙复原图(邢立达、宋其金 绘制)

一、 羽毛是怎么来的?

羽毛应该是从鳞片变来的。你别看鳞片和羽毛的差距那么大。但是实际上二者都是皮肤上的衍生物。你把鳞片打碎拉长,不就是羽毛了么?

1996年出土的中华龙鸟化石上,就覆盖着一堆丝状物。这些丝状物长达40毫米,粗糙弯曲,纠结在一起,

鸟类有一个进化序列,中华龙鸟—原始祖鸟—始祖鸟—基干鸟类(孔子鸟)—反鸟类(中国鸟)—今鸟类(甘肃鸟)。其实关于鸟类起源,有三个假说。一个是说起源于类似鳄鱼的东西,一个是说起源于槽齿类,就是鳄鱼和恐龙的祖先,最后一个最被公认,就是鸟类起源于恐龙。


1996年开始,中国热河生物群陆续出土了一大堆带羽毛的恐龙。比如中华龙鸟、原始祖鸟、邹氏尾羽龙和董氏尾羽龙 、北票龙、中国鸟龙和小盗龙。


现在我们基本都认为,羽毛是鳞片拉长变成的。鳞片拉长以后,一开始就长出毛茸茸的羽枝,后来中间形成羽轴。再后来就长的更严密,长出了羽小枝和羽小钩。


鸟类最初来自蜥臀目里的兽脚类恐龙。很有意思的是,鸟类并不是来自鸟臀目,也不是来自鸟脚类。当然最初可能在比较原始的爬行类,也就是假鳄类身上就出现了拉长的鳞片。后来爬行类变成了恐龙,恐龙里又分出了鸟类和翼龙。只有鸟类存活了下来。

一开始那些恐龙从树上向下捕猎,下树的过程中,前肢会不停拍打。就在这个对抗地心引力的过程里,羽毛和翅膀渐渐形成。







羽毛肯定是有用的。大自然的进化只有可能保留没啥用的东西,但不会进化出没用的东西。保留没用的东西是因为没有进化压力,比如处女膜。而羽毛必然是有用的。羽毛最初的作用肯定是保温。尤其是那些丝状或者纤维状的羽毛(这是最原始的)。后来出现的分枝状羽毛可能还有其他作用,比如孵化蛋啊,保持平衡啊,协助捕猎啊什么的。


现代鸟类的羽毛是从毛囊中长出来的。初级毛囊长出正羽,次级毛囊长出绒羽。首先是间充质细胞形成真皮层,然后和上皮细胞形成的表皮层一起,形成羽毛原基。进一步分化,就长出了羽芽。羽芽经过细胞分化增殖,就变成了毛囊。然后就慢慢长出小羽毛来啦。这些过程都是在蛋里完成的。

二、 羽毛是啥样的?

羽毛的构造非常精巧,可以称得上是脊椎动物最复杂的表皮衍生物了。就是在表皮上长出来的东西。羽毛的重量大概占到鸟类重量的10%,其中大多数是蛋白质,也就是角蛋白。虽然并不能吃……这是因为羽毛角蛋白里有很多的二硫键和其他键能,不溶于水,胃蛋白酶和胃酸都拿羽毛没办法。当然本质上羽毛和你的指甲是差不多一种东西。


现代鸟类,它们虽然每年都会换毛,但是羽毛类型一生只换一次。小鸟孵化以后,它们的绒毛只具有保温的功能,颜色一般比较暗淡,是灰色或者淡黄色之类、成年以后,幼年的绒毛就替换成了包含飞羽和尾羽的羽衣。

按照羽毛的形态,可以分为六大类,正羽,绒羽,半绒羽和纤羽。还有粉羽和须。其中前三类最重要。

正羽也叫被羽,就是覆盖鸟类全身的比较长的羽毛,如下图,结构比较完整。比如尾巴翅膀甚至头颈部的羽毛都是正羽。它的特点是有羽干羽轴羽片等结构,下面的羽根上没有毛而且中空。羽毛由羽轴和羽片两部分组成。你可以看到,羽毛都是中间一根轴,两边一堆毛,那叫羽片。羽片由一根一根的羽枝组成。羽枝里也有轴,两侧是羽小枝。每个羽小枝又由羽小钩编织联结成。羽枝在羽干上的排列不是平行的,而是呈45度斜行排列。


每一根羽枝上的羽小枝也是不一样的。靠近羽枝根部四分之一的羽小枝是自由扩展的。其上四分之三的羽小枝,一侧是自由扩展的,呈45度,这一侧叫远邻羽小枝,上面还有羽小钩。另一侧的羽小枝与羽枝夹角呈30度,称为近邻羽小枝,上面有锯齿状的突起。远邻和近邻互相交错而生。


绒羽(也称绒子)是在正羽之下,覆盖在皮肤表面的一层绒毛。它构成羽毛的内层。它的结构和正羽完全不同,羽干很细而短,甚至像一个小点,没有羽轴,羽枝直接从羽根长出来,柔软蓬松,像放射一样。这样的羽枝也可以称为绒丝。羽小枝(也叫附丝)上也没有羽小钩,起着保温的作用。在羽小枝上还有一些节点,可以称为菱节。它们一般是三角形或Y形的。由于形态结构的不同,绒羽还可以分为朵绒,伞形绒,毛形绒等。成年和雏鸟的绒羽也不同,区别是有没有羽小钩。


半绒羽有羽干,羽枝,羽小枝,但是没有羽小钩。



纤羽又叫毛羽,是指那些只有一根硬而长的羽轴,两侧羽片很少的羽毛。

须指那些鸟脑袋上羽轴硬又很长,没有羽枝的毛。

粉羽是特别的绒羽,终生生长不替换,羽枝随时在破碎成直径1毫米的小颗粒,所以叫粉羽。







羽小枝非常重要,可以用于分类鉴定鸟类。

三、 羽毛有什么用?

羽毛的功能应该有三个,飞翔,展示,保温。

各种羽毛的功能是不一样的。正羽的功能主要是飞翔。绒羽的功能是保温。纤羽和须的功能是感觉和触觉。粉羽有清洁的作用。

保温当然是最重要的,也是最初羽毛的功能。很可能是在某些恐龙生活的白垩纪,气温逐渐降低,那些长了羽毛的恐龙也就慢慢赢得了生存竞争。

羽毛的色彩极其绚丽多彩,有展示作用是必然的。摆明了就是给人。不,给鸟看的。这种所谓的展示,有时可能是作为保护色,有时也可能是作为吸引妹子的方法。只有公鸟的羽毛颜色比较绚丽嘛。本来我们是不知道羽毛的颜色的,但这次琥珀里的恐龙尾巴让我们知道,恐龙的羽毛是有颜色的。

羽毛飞翔功能的进化可能是这样的。鸟类来源的兽脚类恐龙是生活在树上的,而不是在陆地上奔跑的。在树林间辗转腾挪中,那些拥有更大羽毛的恐龙逐渐获得了进化优势。尤其是那些肉食类的,羽毛的生长有利于快速反应捕猎或者逃跑。

所以慢慢的羽毛就长的越来越丰满了。现在我们发现,那些带有与现代鸟类几乎一样羽毛的奔龙类,原始祖鸟类等,它们却不会飞。证明羽毛在会飞翔之前,就已经进化完全了。要知道,飞翔不仅仅需要羽毛,还需要翅膀啊。翅膀的形成可能比羽毛要晚的多。


这就是我们每天都能见到的羽毛了。还不快去从羽毛球上,羽绒服里,找几根羽毛看看?


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白公子的生物课,vita-force

发布于 2017-06-23

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