有鱗片也有羽毛。恐龍的鱗片形態、大小和排列方式會隨著身體部位的不同而發生變化,一般為多邊形(以五邊形和六邊形較常見),呈鑲嵌排列,鱗片間互不重疊。

最近還發現,恐龍的鱗片可能和現生爬行動物一樣具有皮膚感覺器官,十分敏感,對狩獵有幫助。

1. 恐龍為什麼會有鱗片?

當生命離開水面,逐步深入廣袤大陸時,它們必須要懂得在乾燥的環境中保存水分,才能穩穩紮根於陸地。植物如此,動物也是如此。

其中,爬行動物選擇賦予自己一身表皮鱗片,既能夠充當一層盔甲提供保護,還能防止水分流失和紫外線輻射,從此不再像過去的先祖那般,被限制在水域附近徘徊。

恐龍作為爬行動物的台柱子,繼承了鱗片這一特徵,並在兩億三千萬年前扛著乾燥氣候向內陸進軍時發揮著重要作用。

暴龍的鱗片痕迹

但一直以來,人們認為恐龍的鱗片僅是一層簡單保護層或裝飾性皮膚。直到最近,科學家在恐龍尾巴腹側識別出一種獨特的鱗片類型,和現代鱷魚的皮膚感覺器官(ISOs)相似,或許能夠敏感地接受外界刺激,對狩獵有幫助

2. 老化石,「新」鱗片

這一切還要從一塊老化石說起。

2006年,名為侏羅獵龍(Juravenator)的恐龍化石在德國面世。它是小型肉食性恐龍,身長約75厘米,也是歐洲已知最完整的獸腳類恐龍化石之一,正常光照下都能明顯看見尾巴的鱗片痕迹,當時科學家認為這只是一層普通的保護層或裝飾性鱗片。

侏羅獵龍的化石照片和解釋圖,鱗片痕迹位於尾部st指示區域。(圖源參考文獻[1])

然而,今年10月份,一項新研究顯示侏羅獵龍尾巴上那些看似普通的鱗片,實際上暗藏玄機。

就在當年科學家看走眼的侏羅獵龍尾部腹側,分布著一些不同尋常的鱗片:鱗片後半部有一個個直徑約0.3 mm的突起小圓點,呈同心環狀結構很規則。在此之前,科學家從未在恐龍身上發現此類鱗片。

鱗片上的小圓點到底是什麼?它們又有什麼作用呢?

(A)(B)侏羅獵龍尾巴的獨特鱗片特寫;(C)為解釋圖,可見明顯的突起小圓點,並呈同心環狀結構。(圖源參考文獻[2])

我們自然是希望這塊化石能主動招供,交出答案,但它顯然無法開口說話。沒關係,可以讓活著的動物替它發聲——通過研究具有類似結構和行為的現生動物,從而揭開獨特鱗片化石的真相,這也正是古生物學最常用的方法。

這回,科學家決定讓鱷魚替侏羅獵龍發聲。

之所以選擇鱷魚,一是因為現今除了鳥類,就數鱷魚和恐龍親緣關係最近;二是因為鱷魚發育著一身鱗片,並且鱗片上也有相似結構——同心環狀的突起小圓點。在鱷魚身上,這些小圓點被稱為皮膚感覺器官(integumentary sense organs,簡稱ISOs)

(B)(C)為侏羅獵龍的鱗片特寫,箭頭所指為小圓點;(D)現代鱷魚的鱗片特寫,同樣可見小圓點(ISOs)。(圖源參考文獻[2])
尼羅鱷背部、面部、腹側和頸部上的皮膚感覺器官(ISOs)(圖源參考文獻[4])

3. 皮膚感覺器官(ISOs)有什麼用?

其實人類很早就發現,鱷魚的上下頜、口腔內、鼻子以及眼睛周圍有許多突起的小圓點。

短吻鱷科(Alligatoridae)在頭部區域出現小圓點,鱷科(Crocodylidae)和長吻鱷科(Gavialidae)則是遍布全身,從頭部到腹部、腿部、尾部以及泄殖腔周圍都存在小圓點。雖然小圓點稱之為皮膚感覺器官(ISOs),但很長一段時間都沒有摸清其底細

陰影區為皮膚感覺器官(ISOs)的分布區域,短吻鱷科僅限於頭部區域,其它鱷類則從頭到腳均有ISOs。(圖源參考文獻[3])

直到最近十餘年,一系列研究顯示鱷魚體表鱗片的皮膚感覺器官(ISOs)包含了機械、溫度和化學感覺受體通道。這就相當於把觸覺、冷熱以及pH等感知能力揉合進鱗片中,進而演化出一種高度裝甲化但非常敏感的皮膚。

這種皮膚在鱷魚的日常生活中扮演著各種重要角色。

當鱷魚潛入水中時,分布在頭部的ISOs就像是機械感受器,能夠探測表面壓力波,在視野較差的情況下依然能感知獵物方向,準確定位,一擊斃命。

分布在腹部、腿部、尾部周圍的ISOs還能充當溫度計pH計,幫助鱷魚應對每日和季節性發生的環境變化,交替地曬太陽和進入冷水中來保持體溫,以及尋找更合適的棲息地。

掃描電子顯微鏡下的鱷魚頭:(A)黃色為ISOs;(B)一個放大的ISOs;(C)幼年尼羅鱷頭部的ISOs分布區域。(圖源參考文獻[3])

如今,類似的鱗片結構出現在侏羅獵龍的尾巴上,這說明恐龍的皮膚或許比以往想像的更複雜、更敏感,除了可以抵禦紫外線輻射和防止水分過度流失外,還能像鱷魚一樣通過皮膚感覺器官去捕獵,畢竟侏羅獵龍是正兒八經的肉食性恐龍。

那侏羅獵龍會如何使用這條特殊尾巴呢?

侏羅獵龍復原圖,尾巴腹側白色條帶為皮膚感覺器官(ISOs)。(圖源參考文獻[2])

4. 特殊的「夜釣」技巧

科學家根據侏羅獵龍的身體結構古環境近緣類群的食性推測侏羅獵龍可能會使用尾巴進行「夜釣」

4.1 先說身體結構

在鳥類和大部分爬行動物的眼球外部有一圈骨質結構,叫做鞏膜環(scleral ring),用來保護眼球,同時還能根據鞏膜環大小和比例來推斷動物的生活習性。

大眼魚龍骨骼,黃色箭頭指示為鞏膜環。(圖源wikipedia)

一般生活在暗光條件下的動物具有大比例鞏膜環和眼眶,因為眼球越大,感光細胞越多,在極弱的光線下也能擁有良好的視覺,深海里的魚龍就是如此。

而侏羅獵龍也有大比例的鞏膜環和眼眶,這說明它具有優秀的夜間視覺能力,是一種夜行性動物。體表敏感的皮膚感覺器官也能為它黑夜裡保駕護航,有利於夜間狩獵

(A)正常光的侏羅獵龍頭骨;(B)紫外線;(C)解釋圖,sr為鞏膜環,可見大比例鞏膜環和眼眶。(圖源參考文獻[1])

4.2 再說古環境和近緣類群的食性

約一億五千萬年前,侏羅獵龍所生活的歐洲四分五裂,島嶼眾多,存在大量潟湖和沿海水域。隨處可見魚類、甲殼類動物、棘皮動物和海洋軟體動物,侏羅獵龍化石所在的地層也證實了這一點。

並且和侏羅獵龍親緣關係較近的恐龍都是機會主義獵食者,有捕食小型魚類和其他小動物的習慣。

(*侏羅獵龍的分類一直存在爭議,這裡認為其靠近美頜龍類)
約一億五千萬年前的歐洲,四分五裂,島嶼眾多。(圖源Colorado Plateau Geosystems)

此外,鱷魚體表的皮膚感覺器官幾乎都通過水來接受外界刺激,所以科學家推測侏羅獵龍是一個半水棲的捕食者,經常在夜間涉水捕魚,把尾巴或其它身體部位(或許帶有皮膚感覺器官,但沒形成化石保留下來)潛入水中,獲取周圍環境信息,感知獵物的方位

5. 其它恐龍/爬行類的鱗片有皮膚感覺器官嗎?

看到這,你或許不禁會問,其它恐龍的鱗片有皮膚感覺器官嗎?

2017年,一項研究推測暴龍類的臉部鱗片含有大量皮膚感覺器官,用來探測巢穴的溫度、交配的前戲——互相蹭臉摩擦。然而,這個推測缺乏直接證據——帶有皮膚感覺器官的皮膚化石,研究人員只是根據顱骨的大量小孔(可容納和觸覺有關的神經和血管)間接提出的,可信度難免打個折扣。

? Dino Pulerà

在活著的恐龍(鳥類)中,目前也尚未發現鱗片上的皮膚感覺器官,但一些涉禽喙前的感受器和鱷魚面部的皮膚感覺器官排列模式相似,加之本次在侏羅獵龍尾巴上的新發現,意味著這種皮膚感覺器官可能起源於恐龍和鱷魚共同祖先(主龍類)剛剛現身的時代——三疊紀早期,並一直延續至今。

值得注意的是,一些現代有鱗目的鱗片也具有皮膚感覺器官,只不過形態和大小不同,通常直徑約25–130μm,有些還帶著一根突起的感覺毛。所以作為爬行類一員的恐龍,鱗片上存在皮膚感覺器官也並不奇怪。

但即便如此,我們也很難在茫茫化石中找到直接的證據,因為不是所有恐龍都叫「侏羅獵龍」,死亡後能保留皮膚痕迹的化石十分稀少。這次發現雖然打破了以往人類對恐龍鱗片結構簡單化的認知,給予我們重新去想像和構思恐龍皮膚的空間,但同時也是一個開始。期待未來有更多的「侏羅獵龍」站出來,顯擺更多的「敏感肌」。

參考文獻

1. Chiappe, Luis G?hlich, Ursula. (2010). Anatomy of Juravenator starki (Theropoda: Coelurosauria) from the Late Jurassic of Germany. Neues Jahrbuch für Geologie und Pal?ontologie - Abhandlungen. 258. 257-296. 10.1127/0077-7749/2010/0125.

2. Bell, P.R. and Hendrickx, C. 2020. Crocodile-like sensory scales in a Late Jurassic theropod dinosaur. Current Biology 30: http://doi.org/10.1016/j.cub.2020.08.066

3. Duncan B. Leitch, Kenneth C. Catania. Journal of Experimental Biology 2012 215: 4217-4230; doi: 10.1242/jeb.076836

4. Di-Po?, N., and Milinkovitch, M.C. (2013). Crocodylians evolved scattered multi-sensory micro-organs. EvoDevo 4, 19.

5. Schmitz, L.; Motani, R. Nocturnality in Dinosaurs Inferred from Scleral Ring and Orbit Morphology. Science. 2011, 332. PMID 21493820. doi:10.1126/science.1200043

出品:科普中國

製作:090811mario

監製:中國科學院計算機網路信息中心


不是。或者更準確的說,不完全是。

這個問題本身就有很多問題。。。恐龍本身就屬於爬行型動物(支序分類法,鳥類也是爬行動物),所以恐龍的鱗片肯定熟悉爬行動物的鱗片,但是所有爬行動物的鱗片並不是相同的。

有部分恐龍的鱗片,更接近鳥的腳部鱗片,畢竟鳥類是現存唯一的恐龍分支。

類似這樣:

還有部分恐龍的鱗片類似於鱷魚,是這樣式的:

但是大部分恐龍基本上都有一定的羽毛。這是因為恐龍的祖先就有羽毛,所以導致所有的恐龍都有存在羽毛的可能性。以下是資源(外網,有可能被牆):

http://ktboundary-smnt2000.blogspot.com/2013/01/the-presence-of-feathers-in-dinosauria.html?

ktboundary-smnt2000.blogspot.com

如果你無法看到資源,這個結論的推斷是因為化石證據。

各地的化石(加拿大,中國,俄羅斯,德國)證據表明無論是獸腳亞目還是蜥腳亞目,都發現了有羽毛的種類。

這個情況當然有可能是兩個分支恰好都同時各自進化出了羽毛,不過這個可能性太小了。

最可能的是恐龍的祖先本身就有羽毛。

但是這只是可能性,所有的恐龍都有可能有羽毛,並不代表所有恐龍都有羽毛。

話這麼說,我們已經發現了很多具有羽毛的恐龍化石,所以我們可以非常有信心的說,恐龍是具有羽毛的,而很多恐龍羽毛下邊都是裸露的皮膚,就像現有的鴕鳥一樣:

還有一部分恐龍,幼年時期長滿羽毛,成年後會褪去大部分。

比如熟知的霸王龍,幼年霸王龍以現有古生物學知識推測來看,應該是披滿羽毛(絨)的。主要作用是保暖。

而成年後,這些羽毛基本就褪掉了,成年的霸王龍很可能只有非常少的羽毛在頭部和背部。

這個現象在哺乳動物里也很常見,比如象,成年象的毛髮極其稀少,只在頭部和背部有一些,而幼年小象身上卻有著比較繁盛的絨毛。

下邊是關於幼年霸王龍的研究資料:

How Do Scientists Study Young T. rex? | AMNH?

www.amnh.org圖標

大部分恐龍都是具有羽毛的。至少在某個階段會有羽毛。

完全沒有羽毛的恐龍反而是比較少的,但是依然存在。。。


這種恐龍長著類似鱷魚的鱗片,上面還有「敏感點」

說起恐龍的感覺能力,無非是視覺、聽覺、嗅覺和觸覺,與我們人類差不多。不過古生物學家最新公布了一項關於德國小型食肉恐龍化石的研究,這個小傢伙的尾巴上竟然有極為特殊的感受器!這個感受器到底是做什麼用的呢?


侏羅紀的袖珍殺手

侏羅獵龍的化石發現於德國南部巴伐利亞州,地層是著名的索倫霍芬石灰岩層,該地層中還發現了始祖鳥、美頜龍等著名古生物。正是得益於出色的化石保存狀態,編號為JME Sch 200的侏羅獵龍化石骨骼相當完整,因此成為歐洲發現的最完整的非鳥獸腳類化石標本之一。

圖註:侏羅獵龍的化石,圖片來自網路

2006年,古生物學家在《自然》雜誌上發表了一篇名為《一新肉食性恐龍來自晚侏羅世的索倫霍芬群島》(A new carnivorous dinosaur from the Late Jurassic Solnhofen archipelago)的論文,正式命名了侏羅獵龍。

侏羅獵龍的屬名(Juravenator)來自拉丁語中的「Jura」(意為「侏羅紀」)及「Venator」(意為「獵人」),意思是「侏羅紀的獵人」。侏羅獵龍的模式種被命名為斯氏侏羅獵龍(Juravenator. starki),是為了紀念斯塔克家族的查瑞·斯塔克(Quarry Stark),這個「斯塔克」可不是小說《冰與火之歌》中的「史塔克」,而是發現化石採石場的所有者。

圖註:美劇《冰與火之歌》中的史塔克家族,圖片來自網路

到目前為止,侏羅獵龍的化石也僅僅發現了一具,根據骨骼判斷還是一隻沒有完全成年的個體。侏羅獵龍其實非常小,體長只有0.7米,體重1千克或者更輕,和一隻老鼠差不多大。別看侏羅獵龍體型袖珍,卻是食肉動物,因為在它的嘴中長有兩排鋒利的小牙齒,所以算得上是袖珍殺手啦!

圖註:侏羅獵龍的復原圖,圖片來自網路

圖註:熒光照相技術之下的侏羅獵龍化石及皮膚,圖片來自網路


鱗片沒有那麼簡單

侏羅獵龍不僅保存了相當完整的骨骼,而且還奇蹟般的在尾巴基部保存了部分軟組織結構,那就是鱗片。恐龍身上長鱗片算是稀奇事?並不是,但是古生物學家最初認為侏羅獵龍屬於美頜龍科(Compsognathidae),該科內包括了發現於中國遼西熱河生物群的中華龍鳥和麗羽龍等,這些恐龍可都是長羽毛的,所以長著鱗片的侏羅獵龍絕地是美頜龍科中的異類。

其實關於侏羅獵龍的分類一直存在著爭議,最新的觀點(Foth et al. 2020) )認為其屬於巨齒龍類,與似松鼠龍(Sciurumimus)是近親。

圖註:似松鼠龍的復原圖,圖片來自網路

如果不屬於美頜龍科,那麼侏羅獵龍長鱗片就很正常啦,可它的鱗片並不簡單。其實在侏羅獵龍最早被研究的時候,古生物學家通過電子顯微鏡就已經注意到其每一片鱗片印痕上都有奇特的同心圓結構,研究人員以為這是化石保存過程中形成的,並沒有在意。

圖註:侏羅獵龍微博上的皮膚還原,圖片來自網路

澳大利亞新英格蘭大學的古生物學家菲爾·比爾(Phil Bell)和阿根廷古生物學家克里斯多夫·亨德里克(Christophe Hendrickx)注意到侏羅獵龍皮膚上的奇特結構,他們在對比了所有的同心圓突起後發現竟然是一樣大的,而且出現的位置也很有規律,說明這一結構是原生的,並非化石形成過程中產生的。

圖註:阿根廷古生物學家克里斯多夫?亨德里克,圖片來自網路

圖註:澳大利亞新英格蘭大學的古生物學家菲爾?比爾,圖片來自網路

在使用了紫外線和顯微鏡檢查後,古生物學家發現這一結構與今天鱷類鱗片有著驚人的相似性,同心圓結構非常像鱷類鱗片上的信息系統控制中樞(Information Systems Operations Squadron,簡稱ISOs),通俗上稱為壓力感受器或者觸點。

2020年月,比爾和亨德里克在《當代生物學》(Current Biology)雜誌上發表了名為《晚侏羅世獸腳類恐龍擁有類似鱷類的感覺鱗片》(Crocodile-like sensory scales in a Late Jurassic theropod dinosaur)的研究論文,對侏羅獵龍尾巴底部鱗片上具有的壓力感受器進行了論述。


侏羅紀的深夜摸魚王

侏羅獵龍的尾巴鱗片上長著壓力感受器,這到底是做什麼用的呢?我們不妨先看看具有相似解剖學結構的鱷類,其體表鱗片上的壓力感受器是用來在水中探知周圍獵物的移動,測量水的溫度和酸度等的。研究者認為侏羅獵龍也具有同樣的能力!

讓我們回到侏羅獵龍生存的時代,那是距離1.51億年前的晚侏羅世時期,當時的歐洲被淺海淹沒,今天大片的陸地曾經是一片群島,這裡就是侏羅獵龍的家。島嶼四周是大片的沿海淺水區,島嶼上也有瀉湖濕地,這裡自然會有包括小魚小蝦等在內的水生動物,它們正是侏羅獵龍的食物。

圖註:侏羅紀時期的歐洲,圖片來自網路

由於自己的體型也很小,為了躲避更大的食肉動物,侏羅獵龍會選擇在夜幕降臨之後出來覓食,它的眼睛就是證據。從侏羅獵龍的頭骨上看,其眼眶孔大的出奇,說明侏羅獵龍長著一對大眼睛,大眼睛當然是為了適應夜晚光線微弱環境而生的。

圖註:侏羅獵龍的頭骨化石,圖片來自網路

圖註:侏羅獵龍生活在水邊,圖片來自網路

當侏羅紀歐洲群島上的黑夜到來,膽小的侏羅獵龍就會來到淺水中,此時它尾巴底下鱗片上的壓力感受器就像聲吶一樣搜索這水底的情況。當感覺到有獵物靠近時,侏羅獵龍就會對水下的目標發起攻擊,它是當之無愧的深夜摸魚王!

侏羅獵龍鱗片上壓力感受器結構的發現擴展了我們對於恐龍感覺能力的認知,原來它們還能將觸覺發展成捕獵的工具。正如加拿大皇家泰勒博物館的恐龍系統學和進化館館長迦勒·布朗(Caleb Brown)所說:「從特別保存下來的化石分析出皮膚細節,我們看到了一個截然不同的世界。」

參考資料:

1.G?hlich, U.B., and Chiappe, L.M.(2006).A new carnivorous dinosaur from the Late Jurassic Solnhofen archipelago.Nature,440:329-332.

2.Goehlich, U.B., Tischlinger, H., and Chiappe, L.M. (2006). "Juraventaor starki (Reptilia, Theropoda) ein nuer Raubdinosaurier aus dem Oberjura der Suedlichen Frankenalb (Sueddeutschland): Skelettanatomie und Wiechteilbefunde." Archaeopteryx, 24: 1-26.

3.Xu, X. (2006). "Scales, feathers, and dinosaurs". "Nature", 440: 287-288.

4.Butler, R.J., and Upchurch, P.(2007).Highly incomplete taxa and the phylogenetic relationships of the theropod dinosaur Juravenator starki.Journal of Vertebrate Paleontology,27(1):253-256.

圖片 / 網路(侵刪)

文字 / 江氏小盜龍(江泓)

排版 / 江氏小盜龍


Kulindadromeus zabaikalicus

俄羅斯侏羅紀的一個小型鳥腳類恐龍Kulindadromeus zabaikalicus,是現今唯一發現即有鱗片也有毛的恐龍;

尾部有鱗片,身上其它位置長有「毛」。

由於太奇怪了,最初投稿的時候評審一致認為這是一個假化石。直呼:不可能。

不過最過還是在SCIENCE發表了。

鱗片有在種形態,跟其它爬行基本相似。


參考今天活著的恐龍—鳥。羽毛鱗片都有。

鳥的身體大部分是羽毛,足上是鱗片。


皮膚呈六邊形鱗片狀,更像現生動物蜥蜴。具體可查詢,馬門溪龍皮膚印痕正模化石。


所謂「爬行動物」的鱗片,其實分兩種

一種是鱗龍類的鱗片,蜥蜴和蛇這鐘~~~

一種是鱷魚這樣的皮內成骨,這是主龍類的鱗片。你看現今鳥類的腳上,也是這樣的鱗片。恐龍身上的鱗片自然也是這種。


不全是有部分恐龍有毛


什麼叫像?恐龍難道不是爬行動物?


大型恐龍有的是,也有的是像鳥類的羽毛,虛骨龍應該是確定恆溫了,手盜龍全員有羽毛。

幾種有皮膚衍生物的恐龍

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