翼龙如何实现飞行？约1.3亿年前中国哈密翼龙化石研究揭秘

中新网北京2月22日电 (记者 孙自法)地球上会飞的脊椎动物目前所知仅翼龙、鸟类和蝙蝠三类，它们中唯一绝灭的翼龙是最早演化出动力飞行的爬行动物，早于鸟类约7000万年征服蓝天。翼龙是如何实现飞行的？其飞行机制与鸟类、蝙蝠有何异同？

研究人员展示本次研究的哈密翼龙肩带化石标本。　中新社记者 孙自法 摄

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)汪筱林、周忠和研究团队与中国科学院大学、中山大学生态学院合作，通过对采自中国新疆早白垩世(约1.3亿年前)哈密翼龙化石肩带形态学与骨组织学的最新研究发现，翼龙的飞行机制既有与鸟类和蝙蝠的相似性，又有自身的独特适应。

用于本次研究的哈密翼龙肩带等化石标本。　中新社记者 孙自法 摄

这项揭示翼龙飞行机制的重要研究成果论文，近日在国际专业学术期刊《解剖学记录》(The Anatomical Record)中国古生物专辑上在线发表。

中科院古脊椎所博士吴倩介绍本次研究成果。　中新社记者 孙自法 摄

与鸟类有哪些相似性？

论文共同第一作者、中科院古脊椎所博士吴倩介绍说，翼龙的皮膜翼让一些早期学者认为它们的飞行类似蝙蝠，但随着研究揭示翼龙与鸟类具有更近的系统发育关系，后来的学者更多以鸟类作为翼龙飞行研究的参照对象。

研究团队此次对新疆哈密约1.3亿年前地层中的哈密翼龙肩带骨骼化石研究发现，两者飞行机制主要有两方面相似性：

中科院古脊椎所博士吴倩展示介绍哈密翼龙肩带化石标本。　中新社记者 孙自法 摄

一是形态学研究方面，通过对哈密翼龙肩带进行计算机断层扫描(CT)三维模型重建和形态学分析表明，翼龙喙上肌如同鸟类一样绕行顶乌喙突内侧连接肱骨近端，顶乌喙突可实现类似的滑轮功能，翼龙可能如鸟类一样利用喙上肌收缩实现翅膀上扬。

二是对翼龙肩臼窝的组织学研究发现该位置疑似保留有软骨组织，表明翼龙的肩臼窝可能与鸟类一样具有厚实的关节软骨以缓冲飞行压力。

哈密翼龙肩带组织学特征。　中科院古脊椎所 供图

独特飞行机制有何表现？

论文共同第一作者、中山大学生态学院博士后陈鹤指出，翼龙缺少叉骨、肩胛骨与背椎构成关节，且有愈合的肩胛乌喙骨等特征，这些则明显与鸟类不同。其肩胛骨与乌喙骨在个体成年之前就已完全愈合，代表了翼龙飞行演化过程中独特的肩带适应，也表明翼龙并未如鸟类一样，伴随飞行的演化而出现分离的肩胛-乌喙骨关节。

与哈密翼龙头骨等化石保存在一起的肩带标本。　中科院古脊椎所 供图

翼龙肩臼窝和肱骨头均呈现凹陷的关节面，这可能会限制肱骨头在肩臼窝中的旋转，表明翼龙可能通过其他特殊机制控制前臂旋转，以便在飞行中改变翼面形态。

至于翼龙这些独特适应对飞行的具体影响，研究团队认为还有待进一步研究来揭示。

哈密翼龙肩胛乌喙骨与鸟类肩带形态对比，以及肩关节和喙上肌重建示意图。　中科院古脊椎所 供图

后续研究方向是什么？

论文通讯作者、近二十年来带领科考队对哈密翼龙及其沉积地层持续开展野外考察和研究工作的汪筱林研究员表示，一般认为，翼龙具有较强的飞行能力，滑翔、鼓翼飞行和翱翔三种飞行方式都可以，但涉及到与鸟类和蝙蝠两类飞行脊椎动物的异同及其具体的飞行机制，此前一直不是很清楚。

他说，这次研究是中科院古脊椎所翼龙和鸟类两个主要研究飞行脊椎动物团队合作的成果，研究重点从哈密翼龙肩带的宏观形态学和微观骨组织学两个角度入手，发现翼龙的飞行机制比较复杂，既有与鸟类的相似性，又有与蝙蝠的相似性，更有自身的独特适应，后续仍有巨大的研究空间和潜力。

论文作者之一、中科院古脊椎所副研究员蒋顺兴指出，本次研究重点是翼龙与鸟类飞行机制比较分析，较少涉及与蝙蝠飞行的相似性和差异性。因为翼龙与蝙蝠都是通过骨骼带动皮膜实现飞行，而皮膜质的翅膀也无法像飞羽一样产生空隙，因此，翼龙需要有其他方法来调节翅膀形态以减少飞行阻力，下一步，要围绕这个问题对同样具有皮膜翼的蝙蝠肩带进行深入研究来寻找答案。(完)