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化石有話要說：古生物學家汪筱林研究員講解翼龍和恐龍的區(qū)別是什么？
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)高山大學：高小山說：我們經常看到一些藝術家們創(chuàng)造的神奇“動物”或者“怪獸”，比如《阿凡達》中的有話翼龍飛行翼獸魅影和伊卡蘭，在地球上是說古生物否真的存在過呢？它們的原型是翼龍嗎？翼龍和恐龍的區(qū)別是什么？真實的它們可能長什么樣子？化石是怎樣跟科學家們“交流”的？在哪里可以看到大量的恐龍化石呢？
以下根據(jù)汪筱林老師2020年8月29日在高山大學、GMIC及騰訊公益基金會聯(lián)合出品的汪筱“科學公益直播”的課程整理而成，經老師審核后公開發(fā)布。林研龍
授課老師：汪筱林，究員講解古生物學家，區(qū)別中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員，化石和恐中國科學院大學教授，有話翼龍博士生導師，說古生物巴西科學院通訊院士。汪筱
恐龍時代是林研龍中生代，包括三疊紀、究員講解侏羅紀、區(qū)別白堊紀，化石和恐距今約2.51億年到6600萬年。在這個也被稱之為爬行動物的時代，地球的陸地上全是各種各樣的恐龍，水里是各種各樣的水生爬行動物，天上是各種各樣的翼龍。
最近20年，我們發(fā)現(xiàn)了大量的翼龍化石以及很多新的翼龍物種。
一、翼龍是會飛的恐龍嗎？
去過博物館或者看過科幻電影《侏羅紀公園》、《侏羅紀世界》的人都知道，在以恐龍為主角的科幻電影里肯定少不了翼龍的身影。
1、什么是翼龍？
根據(jù)脊椎動物進化的路徑，從最原始的魚類到兩棲類再到爬行動物，在距今約2.2億年前的三疊紀晚期同時出現(xiàn)了翼龍和恐龍，它們有共同的祖先。
翼龍和恐龍是近親，但它們是不同的類群；它們同時出現(xiàn)在地球上，又同時絕滅，在地球上成功生存了約1.6億年。
翼龍前肢的三指是活動的，第五指退化消失，第四指加長加粗并附著翼膜變成飛行翼。它的肩帶及前肢異常發(fā)達，胸骨發(fā)育龍骨突，利于附著飛行肌肉進行飛行。
翼龍的小腦葉片是所有脊椎動物中最發(fā)達的，有整合信息、保持平衡的功能，這也使得翼龍有非常強的飛行能力。
翼龍的骨骼中間是空的，與鳥類和蝙蝠非常相似。翼龍是最早飛向天空的脊椎動物，比鳥類早了大概7000萬年。同時也是三類飛行脊椎動物（翼龍、鳥、蝙蝠）中唯一絕滅的類群。
2、翼龍的分布
最早的翼龍化石于三疊紀晚期出現(xiàn)在意大利。當時的地球陸地形成一個泛大陸，所有的陸地都連在一起。
隨著板塊構造運動，大陸開始裂解，侏羅紀時期形成了北方大陸（勞亞大陸）和南方大陸（岡瓦納大陸）。這兩個大陸上有很多翼龍出現(xiàn)。
到白堊紀時期，各大陸的形態(tài)和現(xiàn)在基本差不多了。全球各個大陸都有翼龍分布。
3、翼龍的分類
翼龍的種類很多，傳統(tǒng)的分類把翼龍分成兩類：“喙嘴龍類”和翼手龍類。“喙嘴龍類”加引號是因為它不是一個單系類群，后來也有人稱為“非翼手龍類”。
“喙嘴龍類”主要出現(xiàn)在侏羅紀，相對原始一點。翼手龍類主要出現(xiàn)在白堊紀，相對進步一點。
“喙嘴龍類”與翼手龍類的身體特征正好相反：“喙嘴龍類”短頸、短掌骨，但是尾巴長、后肢的第五趾長；翼手龍類長頸、長掌骨，但是尾巴短、后肢的第五趾短。
“喙嘴龍類”與翼手龍類演化的中間過渡的類型一直沒有找到，后來我們在中國發(fā)現(xiàn)的悟空翼龍類正好介于兩大類之間，是翼龍演化上關鍵的缺失的一環(huán)。
翼龍演化的趨勢是由個體小向個體大變化；還有一個明顯的變化是牙齒退化。
早期的翼龍滿嘴是牙齒，又細又長又尖，到白堊紀翼龍的大部分牙齒就很少了，白堊紀晚期大型的翼龍基本上就沒有牙齒了。
4、最大的與最小的翼龍
世界上最大的翼龍翅膀展開可以達到十幾米。1975年在美國德州與墨西哥交界處發(fā)現(xiàn)了風神翼龍（也叫披羽蛇翼龍），是已知的最大的翼龍。因為它個體比較大，骨骼中空，保存下來的都不太完整。
世界上最小的翼龍是在中國遼寧發(fā)現(xiàn)的隱居森林翼龍。它的翼展只有25厘米，像麻雀、燕子一般大小。腿和腳趾有很多特征證明是樹棲的，沒有牙齒，以昆蟲為食。
樹棲的習性有利于保護自己，躲避大型動物的獵殺。它的第四指附著翼膜，飛行過程中如果被樹枝劃破可能就無法生存了。
5、飛行的起源假說
過去和現(xiàn)在有很多鳥類是樹棲的。樹棲鳥類的趾節(jié)從近端到遠端越來越加長，趾尖大而彎曲，這種形態(tài)適合在樹上生活，但不適合在地上奔跑。
陸生鳥類腳趾節(jié)從近端到遠端越來越短，趾尖不尖也較小，適合在地上生活。
這就涉及到飛行的兩個起源假說：
一是樹棲起源說，爬行動物跑到樹上以后，要在樹與樹之間捕食獵物，然后就開始跳躍、滑翔，最后翅膀逐漸發(fā)達，它就飛起來了。二是地棲起源說，爬行動物捕食獵物的時候要奔跑，要扇動前肢和翅膀，在奔跑、跳躍的過程中翅膀就發(fā)展起來了。
以前的觀點以地棲起源說為主。隨著大量帶毛恐龍、樹棲恐龍的發(fā)現(xiàn)，主流觀點變成以樹棲起源說為主。
6、翼龍的食物
由于飛行的需要，翼龍有非常高的新陳代謝能力，對營養(yǎng)的要求比較高。翼龍大部分以魚類為食，還有吃植物的、吃昆蟲的、食腐的以及濾食水中的微生物、小動物等。
在中國遼西發(fā)現(xiàn)的獵手鬼龍滿嘴有牙齒而且前面的牙齒特別大，頭上還有很大的脊。它的化石標本同時保存了多處由魚類骨骼碎片組成的糞化石，直接證明這種翼龍是吃魚的。
還有一些翼龍是吃種子的，比如董氏中國翼龍。
包括中國翼龍在內的古神翼龍科沒有牙齒，但是它們吃植物。最近發(fā)現(xiàn)的一些化石標本的肚子里有植物的殘留，是吃植物的直接證據(jù)。
植物提供的營養(yǎng)不夠，所以這些翼龍可能是雜食性的。
7、翼龍的行走
過去一直認為翼龍要么是兩足行走，要么是四足行走。
早期的長尾巴的翼龍是兩足行走，因為它的飛行能力還很弱，大部分時間都在地面上，兩足行走會好一點。
對于后期的短尾巴的翼龍而言，因為它的飛行能力增強，前肢是非常大而且粗壯的，僅靠兩個后肢無法支撐身體的重量，所以經常四足行走。已經有大量的腳印和行跡證明了進步一點的翼龍都是四足行走。
此外，翼龍有時還會像蝙蝠一樣倒掛在樹上休息。
8、翼龍的生殖和胚胎發(fā)育
2004年，中國發(fā)現(xiàn)了世界上第一枚翼龍蛋與胚胎。證實翼龍是卵生的，發(fā)現(xiàn)它們具有早熟型的胚胎發(fā)育模式。
胚胎發(fā)育模式一般有兩種，早熟的（早成的）和晚熟的（晚成的）。
比如雞、鴨、鵝這些相對原始一點的鳥類，其胚胎發(fā)育史是早熟的，出殼后就長有羽毛，能行走和自主覓食。燕子、喜鵲、麻雀等這些相對進步一點的鳥類，是晚熟的，出殼后還需要父母為食一段時間后，羽毛才長出來，才能自主生存。
一些水生的爬行動物經常有卵胎生的行為，如魚龍等。
翼龍和鳥一樣會飛行。飛行鳥類是單輸卵管，有觀點認為是為了減輕飛行時的重量。但是翼龍同樣飛行，但卻具有功能性的雙輸卵管，與恐龍和現(xiàn)在的鱷魚一樣。因此，對飛行的影響是比較復雜的過程。
9、翼龍的頭飾
翼龍有形形色色的頭飾（冠）。頭飾的功能主要有：
① 兩性展示，性炫耀、性展示；② 空氣動力的平衡和飛行捕食時的穩(wěn)定；③ 身體熱量調節(jié)。
現(xiàn)在越來越多的證據(jù)證明翼龍是熱血的，是溫血動物，如身上長毛；巴西的一些翼龍的頭飾特別大，上面有血管的印痕，像暖氣片一樣做散熱用的。
自然界中的動物，雄性永遠是被選擇的對象。所以雄性一般要長得強壯一點，頭飾更大，羽毛更艷麗一點，就像現(xiàn)在的鳥類一樣。
二、翼龍的發(fā)現(xiàn)與科幻電影中的藝術復原
1、翼龍的發(fā)現(xiàn)
翼龍的發(fā)現(xiàn)比恐龍還要早。恐龍的發(fā)現(xiàn)是1822年，但1784年意大利自然科學家科利尼就描述了第一具翼龍化石骨架。這具翼龍化石是在德國索倫霍芬（也是始祖鳥的發(fā)現(xiàn)地）發(fā)現(xiàn)的。
1801年，法國解剖學家、也是古生物學家居維葉認為這個化石生物是飛行爬行動物，命名為翼手龍。實際上居維葉當時并沒有看到標本，只是看到了科利尼的描述和圖片。
1800年，法國博物學家赫爾曼為居維葉畫了兩張翼龍復原圖，但都沒有發(fā)表。甚至赫爾曼給居維葉一些建議，翼龍很可能是中國典籍里的鳳凰，但居維葉沒有接受他的觀點。
1817年，第一張翼龍的復原圖發(fā)表，翼龍的基本形態(tài)結構都有了。
1843年發(fā)表的翼龍復原圖還是“四不像”，距離翼龍化石發(fā)現(xiàn)已經過去近60年，由此可見，對翼龍這類奇特的飛行爬行動物的的認識是非常漫長的過程。
2、科幻電影中的神奇生物
科幻電影中經常有一些生物，一般有兩種：一種是像《侏羅紀公園》、《侏羅紀世界》那樣真實地反映史前生物如恐龍、翼龍的形象和生態(tài)環(huán)境面貌；另外一種是藝術家創(chuàng)造新的“生物”（怪獸）。
藝術家創(chuàng)造的這些“動物”，在地球上是否真的存在過呢？
2009年上映的科幻電影《阿凡達》中的兩類飛行翼獸魅影和阿凡達，則是綜合了包括翼龍、鳥類，以及一些飛行類昆蟲在內的各種各樣的飛行動物的復合體。
1989年，我們的合作伙伴、巴西科學院院士亞歷山大·科爾納（Alexander Kellner，現(xiàn)巴西國家博物館館長）描述的來自巴西東北部的古神翼龍非常像《阿凡達》里的魅影。只是魅影有牙齒而古神翼龍沒有牙齒。
2002年，我和周忠和院士（高山大學校董）發(fā)現(xiàn)了中國翼龍。古神翼龍與中國翼龍是一個科的化石動物。
我們在遼西熱河生物群發(fā)現(xiàn)了大量的帶毛恐龍、鳥類、原始哺乳動物、被子植物等。阿凡達伊卡蘭翼龍化石就是在那里發(fā)現(xiàn)的。
三、悟空翼龍類
我們在遼寧的侏羅紀燕遼生物群（距今約1.6億年）發(fā)現(xiàn)了李氏悟空翼龍化石，它的頭骨、頸椎和前肢非常進步，但后肢和尾巴卻很原始，我們依據(jù)這件化石，建立了悟空翼龍科。
同樣在這里發(fā)現(xiàn)的屬于悟空翼龍類的還有玲瓏塔達爾文翼龍、中國鯤鵬翼龍以及一些帶毛的恐龍和早期哺乳動物化石。
悟空翼龍類的頭骨、脖子與翼手龍類非常相似，幾乎完全一樣。它的后肢、尾巴又與“喙嘴龍類”非常相似。
從悟空翼龍的化石標本，我們第一次知道翼龍演化過程中的形態(tài)變化趨勢和規(guī)律，先從前半身開始，后半身演化相對滯后。
之所以命名為“悟空翼龍”，是存在一些比較有趣的考慮。
第一，孫悟空會飛，翼龍是會飛的；第二，孫悟空會七十二變，命名這個標本也考慮它會“七十二變”。如果只發(fā)現(xiàn)前肢可能會歸到翼手龍類，如果只發(fā)現(xiàn)后肢可能會歸到“喙嘴龍類”，但這個化石標本是兩種組合在一起的、會變的鑲嵌特征。
四、消失的翼龍伊甸園
2006年開始，我們在新疆的哈密地區(qū)做了大量的野外考察工作，發(fā)現(xiàn)了一個消失的翼龍伊甸園，有大量的翼龍化石。
1、哈密翼龍動物群
在哈密戈壁經常會發(fā)洪水，洪水退去以后低洼積水的地方就形成干裂。干裂在現(xiàn)代環(huán)境中有，在白堊紀的地層中也大量出現(xiàn)，證明當時是有水的，但不太深，經常暴露地表。
我們在這里發(fā)現(xiàn)世界上分布面積最大和最富集的翼龍化石產地。翼龍富集面積約70-80平方千米，每平方米至少有1個個體。
哈密翼龍動物群有數(shù)以千萬計（七八千萬乃至上億數(shù)量級）的從幼年到成年不同發(fā)育階段的哈密翼龍個體，也是很少見的雌雄在一起的化石地點。而且有數(shù)以萬計的3D“軟殼蛋”和3D胚胎，同時還有各種類型的恐龍，以及大量的翼龍、恐龍和鳥類等的足跡化石。所以，這里是名副其實的翼龍伊甸園。
這里的翼龍都是群居生活，多樣性很低。目前為止僅發(fā)現(xiàn)一個屬種的翼龍，但數(shù)量非常龐大。另外一個特征是翼龍的骨骼都是分散的，但每一塊骨頭都是完整的，只有非常特殊的死亡方式和特異埋藏才能形成這樣的化石保存狀態(tài)。
2、翼龍形態(tài)學、分類學、骨組織學研究
上圖中的化石標本不大，不到兩平方米，里面有三個翼龍頭骨，一個雄性的，兩個雌性的。骨骼都是散的，但都很完整。
根據(jù)頭飾的不一樣，參照一些現(xiàn)生生物的頭飾判斷，其功能應該是雌雄差異。同時，利用其特殊的形態(tài)特征，命名了天山哈密翼龍。
另外我們還做了一些翼龍的骨組織學研究。
如果想要知道翼龍等化石脊椎動物的年齡，包括性成熟能夠繁衍后代的年齡，可以通過骨組織學來了解。把骨骼切片就可以看到它是快速生長的還是緩慢的生長的、幾歲了、是否成年了、是否可以繁衍生子了。
我們在世界上第一次對翼龍的胚胎以及幼年到成年的哈密翼龍做了骨組織學研究的結果。其中得出的結論有翼龍是兩歲的時候性成熟，可以繁衍后代，并且哈密翼龍有快速生長的發(fā)育史。
世界上只有三、四個地點發(fā)現(xiàn)翼龍蛋及胚胎化石，分別是遼寧西部的義縣（熱河生物群）和建昌（燕遼生物群）、新疆哈密和阿根廷。
在新疆發(fā)現(xiàn)了大量的、非常重要的翼龍蛋和胚胎。翼龍蛋化石首先看到它是軟殼的塑性變形，但是仔細一看它又有硬殼的脆性裂紋。
翼龍蛋殼結構和雞蛋及爬行動物的蛋是一樣的，外面是鈣質硬殼，里面一層軟質殼膜。雞蛋外面的鈣質外殼較厚，里面軟的殼膜很薄；但翼龍蛋正好相反，外面的鈣質硬殼很薄，但里面的殼膜比較厚，所以總體來看塑性變形尤為明顯。
翼龍蛋與現(xiàn)生爬行動物如蛇的“軟殼蛋”非常相似，所以說爬行動物的軟殼和硬殼蛋從白堊紀就分化出來了。
我們還做了一些翼龍胚胎發(fā)育的研究，發(fā)現(xiàn)它的牙齒還沒有萌發(fā)出來，出生以后還需要父母的喂食。另外，它的前肢沒有發(fā)育完整，后肢發(fā)育得非常完整，所以出生以后只會走路不會飛行，需要父母的照顧。
哈密翼龍的胚胎發(fā)育模式與之前認為的早熟的胚胎發(fā)育模式略微不同，介于早熟與晚熟之間。
3、為什么哈密地區(qū)翼龍化石如此多？
形成雅丹的地層中有很多事件沉積。事件沉積不是正常的沉積，是由很多的突發(fā)事件導致的，比如突發(fā)的環(huán)境變化。
從剖面中的沉積特征可以知道，這種沉積是突發(fā)性高密度流沉積的產物。高密度流有泥石流、風暴、濁流等。哈密地區(qū)的高密度流沉積是湖泊里的風暴導致的。
從化石埋藏學來看，化石骨架分散，但每一塊骨骼都是完整的。我們認為是突發(fā)性的大型的湖泊風暴導致了哈密翼龍動物群集群死亡。
風暴將生活著的翼龍卷進去之后集群死亡，在快速搬運過程中尸體被撕裂，所以骨架是不完整的；然后每一塊骨頭外面包著皮肉，所以沉積下來的是皮肉保護著的骨骼；然后快速搬運、快速埋藏，才能形成現(xiàn)在我們看到的化石特異保存狀態(tài)。
化石埋藏學給我們提供了很多生物群死亡和埋藏的信息和證據(jù)。
現(xiàn)在我們并不喜歡這種突發(fā)性的環(huán)境變化，包括泥石流、火山爆發(fā)、風暴（臺風、海嘯）等，會導致大量生命財產損失。
但對于古生物學家來說，只有這種突變事件才能導致大量的化石生物集群死亡聚集在一起、埋藏在一起，然后古生物學家才能發(fā)現(xiàn)大量的骨骼化石等，我們要研究好、保護好、利用好這些重要的化石遺跡，因為從這些化石里，我們可以了解地球的過去，了解生物的起源、繁盛、滅絕和復蘇，預測地球的未來。