有鳞片也有羽毛。恐龙的鳞片形态、大小和排列方式会随著身体部位的不同而发生变化,一般为多边形(以五边形和六边形较常见),呈镶嵌排列,鳞片间互不重叠。

最近还发现,恐龙的鳞片可能和现生爬行动物一样具有皮肤感觉器官,十分敏感,对狩猎有帮助。

1. 恐龙为什么会有鳞片?

当生命离开水面,逐步深入广袤大陆时,它们必须要懂得在干燥的环境中保存水分,才能稳稳扎根于陆地。植物如此,动物也是如此。

其中,爬行动物选择赋予自己一身表皮鳞片,既能够充当一层盔甲提供保护,还能防止水分流失和紫外线辐射,从此不再像过去的先祖那般,被限制在水域附近徘徊。

恐龙作为爬行动物的台柱子,继承了鳞片这一特征,并在两亿三千万年前扛著干燥气候向内陆进军时发挥著重要作用。

暴龙的鳞片痕迹

但一直以来,人们认为恐龙的鳞片仅是一层简单保护层或装饰性皮肤。直到最近,科学家在恐龙尾巴腹侧识别出一种独特的鳞片类型,和现代鳄鱼的皮肤感觉器官(ISOs)相似,或许能够敏感地接受外界刺激,对狩猎有帮助

2. 老化石,「新」鳞片

这一切还要从一块老化石说起。

2006年,名为侏罗猎龙(Juravenator)的恐龙化石在德国面世。它是小型肉食性恐龙,身长约75厘米,也是欧洲已知最完整的兽脚类恐龙化石之一,正常光照下都能明显看见尾巴的鳞片痕迹,当时科学家认为这只是一层普通的保护层或装饰性鳞片。

侏罗猎龙的化石照片和解释图,鳞片痕迹位于尾部st指示区域。(图源参考文献[1])

然而,今年10月份,一项新研究显示侏罗猎龙尾巴上那些看似普通的鳞片,实际上暗藏玄机。

就在当年科学家看走眼的侏罗猎龙尾部腹侧,分布著一些不同寻常的鳞片:鳞片后半部有一个个直径约0.3 mm的突起小圆点,呈同心环状结构很规则。在此之前,科学家从未在恐龙身上发现此类鳞片。

鳞片上的小圆点到底是什么?它们又有什么作用呢?

(A)(B)侏罗猎龙尾巴的独特鳞片特写;(C)为解释图,可见明显的突起小圆点,并呈同心环状结构。(图源参考文献[2])

我们自然是希望这块化石能主动招供,交出答案,但它显然无法开口说话。没关系,可以让活著的动物替它发声——通过研究具有类似结构和行为的现生动物,从而揭开独特鳞片化石的真相,这也正是古生物学最常用的方法。

这回,科学家决定让鳄鱼替侏罗猎龙发声。

之所以选择鳄鱼,一是因为现今除了鸟类,就数鳄鱼和恐龙亲缘关系最近;二是因为鳄鱼发育著一身鳞片,并且鳞片上也有相似结构——同心环状的突起小圆点。在鳄鱼身上,这些小圆点被称为皮肤感觉器官(integumentary sense organs,简称ISOs)

(B)(C)为侏罗猎龙的鳞片特写,箭头所指为小圆点;(D)现代鳄鱼的鳞片特写,同样可见小圆点(ISOs)。(图源参考文献[2])
尼罗鳄背部、面部、腹侧和颈部上的皮肤感觉器官(ISOs)(图源参考文献[4])

3. 皮肤感觉器官(ISOs)有什么用?

其实人类很早就发现,鳄鱼的上下颌、口腔内、鼻子以及眼睛周围有许多突起的小圆点。

短吻鳄科(Alligatoridae)在头部区域出现小圆点,鳄科(Crocodylidae)和长吻鳄科(Gavialidae)则是遍布全身,从头部到腹部、腿部、尾部以及泄殖腔周围都存在小圆点。虽然小圆点称之为皮肤感觉器官(ISOs),但很长一段时间都没有摸清其底细

阴影区为皮肤感觉器官(ISOs)的分布区域,短吻鳄科仅限于头部区域,其它鳄类则从头到脚均有ISOs。(图源参考文献[3])

直到最近十余年,一系列研究显示鳄鱼体表鳞片的皮肤感觉器官(ISOs)包含了机械、温度和化学感觉受体通道。这就相当于把触觉、冷热以及pH等感知能力揉合进鳞片中,进而演化出一种高度装甲化但非常敏感的皮肤。

这种皮肤在鳄鱼的日常生活中扮演著各种重要角色。

当鳄鱼潜入水中时,分布在头部的ISOs就像是机械感受器,能够探测表面压力波,在视野较差的情况下依然能感知猎物方向,准确定位,一击毙命。

分布在腹部、腿部、尾部周围的ISOs还能充当温度计pH计,帮助鳄鱼应对每日和季节性发生的环境变化,交替地晒太阳和进入冷水中来保持体温,以及寻找更合适的栖息地。

扫描电子显微镜下的鳄鱼头:(A)黄色为ISOs;(B)一个放大的ISOs;(C)幼年尼罗鳄头部的ISOs分布区域。(图源参考文献[3])

如今,类似的鳞片结构出现在侏罗猎龙的尾巴上,这说明恐龙的皮肤或许比以往想像的更复杂、更敏感,除了可以抵御紫外线辐射和防止水分过度流失外,还能像鳄鱼一样通过皮肤感觉器官去捕猎,毕竟侏罗猎龙是正儿八经的肉食性恐龙。

那侏罗猎龙会如何使用这条特殊尾巴呢?

侏罗猎龙复原图,尾巴腹侧白色条带为皮肤感觉器官(ISOs)。(图源参考文献[2])

4. 特殊的「夜钓」技巧

科学家根据侏罗猎龙的身体结构古环境近缘类群的食性推测侏罗猎龙可能会使用尾巴进行「夜钓」

4.1 先说身体结构

在鸟类和大部分爬行动物的眼球外部有一圈骨质结构,叫做巩膜环(scleral ring),用来保护眼球,同时还能根据巩膜环大小和比例来推断动物的生活习性。

大眼鱼龙骨骼,黄色箭头指示为巩膜环。(图源wikipedia)

一般生活在暗光条件下的动物具有大比例巩膜环和眼眶,因为眼球越大,感光细胞越多,在极弱的光线下也能拥有良好的视觉,深海里的鱼龙就是如此。

而侏罗猎龙也有大比例的巩膜环和眼眶,这说明它具有优秀的夜间视觉能力,是一种夜行性动物。体表敏感的皮肤感觉器官也能为它黑夜里保驾护航,有利于夜间狩猎

(A)正常光的侏罗猎龙头骨;(B)紫外线;(C)解释图,sr为巩膜环,可见大比例巩膜环和眼眶。(图源参考文献[1])

4.2 再说古环境和近缘类群的食性

约一亿五千万年前,侏罗猎龙所生活的欧洲四分五裂,岛屿众多,存在大量潟湖和沿海水域。随处可见鱼类、甲壳类动物、棘皮动物和海洋软体动物,侏罗猎龙化石所在的地层也证实了这一点。

并且和侏罗猎龙亲缘关系较近的恐龙都是机会主义猎食者,有捕食小型鱼类和其他小动物的习惯。

(*侏罗猎龙的分类一直存在争议,这里认为其靠近美颌龙类)
约一亿五千万年前的欧洲,四分五裂,岛屿众多。(图源Colorado Plateau Geosystems)

此外,鳄鱼体表的皮肤感觉器官几乎都通过水来接受外界刺激,所以科学家推测侏罗猎龙是一个半水栖的捕食者,经常在夜间涉水捕鱼,把尾巴或其它身体部位(或许带有皮肤感觉器官,但没形成化石保留下来)潜入水中,获取周围环境信息,感知猎物的方位

5. 其它恐龙/爬行类的鳞片有皮肤感觉器官吗?

看到这,你或许不禁会问,其它恐龙的鳞片有皮肤感觉器官吗?

2017年,一项研究推测暴龙类的脸部鳞片含有大量皮肤感觉器官,用来探测巢穴的温度、交配的前戏——互相蹭脸摩擦。然而,这个推测缺乏直接证据——带有皮肤感觉器官的皮肤化石,研究人员只是根据颅骨的大量小孔(可容纳和触觉有关的神经和血管)间接提出的,可信度难免打个折扣。

? Dino Pulerà

在活著的恐龙(鸟类)中,目前也尚未发现鳞片上的皮肤感觉器官,但一些涉禽喙前的感受器和鳄鱼面部的皮肤感觉器官排列模式相似,加之本次在侏罗猎龙尾巴上的新发现,意味著这种皮肤感觉器官可能起源于恐龙和鳄鱼共同祖先(主龙类)刚刚现身的时代——三叠纪早期,并一直延续至今。

值得注意的是,一些现代有鳞目的鳞片也具有皮肤感觉器官,只不过形态和大小不同,通常直径约25–130μm,有些还带著一根突起的感觉毛。所以作为爬行类一员的恐龙,鳞片上存在皮肤感觉器官也并不奇怪。

但即便如此,我们也很难在茫茫化石中找到直接的证据,因为不是所有恐龙都叫「侏罗猎龙」,死亡后能保留皮肤痕迹的化石十分稀少。这次发现虽然打破了以往人类对恐龙鳞片结构简单化的认知,给予我们重新去想像和构思恐龙皮肤的空间,但同时也是一个开始。期待未来有更多的「侏罗猎龙」站出来,显摆更多的「敏感肌」。

参考文献

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:科普中国

制作:090811mario

监制:中国科学院计算机网路信息中心


不是。或者更准确的说,不完全是。

这个问题本身就有很多问题。。。恐龙本身就属于爬行型动物(支序分类法,鸟类也是爬行动物),所以恐龙的鳞片肯定熟悉爬行动物的鳞片,但是所有爬行动物的鳞片并不是相同的。

有部分恐龙的鳞片,更接近鸟的脚部鳞片,毕竟鸟类是现存唯一的恐龙分支。

类似这样:

还有部分恐龙的鳞片类似于鳄鱼,是这样式的:

但是大部分恐龙基本上都有一定的羽毛。这是因为恐龙的祖先就有羽毛,所以导致所有的恐龙都有存在羽毛的可能性。以下是资源(外网,有可能被墙):

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

ktboundary-smnt2000.blogspot.com

如果你无法看到资源,这个结论的推断是因为化石证据。

各地的化石(加拿大,中国,俄罗斯,德国)证据表明无论是兽脚亚目还是蜥脚亚目,都发现了有羽毛的种类。

这个情况当然有可能是两个分支恰好都同时各自进化出了羽毛,不过这个可能性太小了。

最可能的是恐龙的祖先本身就有羽毛。

但是这只是可能性,所有的恐龙都有可能有羽毛,并不代表所有恐龙都有羽毛。

话这么说,我们已经发现了很多具有羽毛的恐龙化石,所以我们可以非常有信心的说,恐龙是具有羽毛的,而很多恐龙羽毛下边都是裸露的皮肤,就像现有的鸵鸟一样:

还有一部分恐龙,幼年时期长满羽毛,成年后会褪去大部分。

比如熟知的霸王龙,幼年霸王龙以现有古生物学知识推测来看,应该是披满羽毛(绒)的。主要作用是保暖。

而成年后,这些羽毛基本就褪掉了,成年的霸王龙很可能只有非常少的羽毛在头部和背部。

这个现象在哺乳动物里也很常见,比如象,成年象的毛发极其稀少,只在头部和背部有一些,而幼年小象身上却有著比较繁盛的绒毛。

下边是关于幼年霸王龙的研究资料:

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

www.amnh.org图标

大部分恐龙都是具有羽毛的。至少在某个阶段会有羽毛。

完全没有羽毛的恐龙反而是比较少的,但是依然存在。。。


这种恐龙长著类似鳄鱼的鳞片,上面还有「敏感点」

说起恐龙的感觉能力,无非是视觉、听觉、嗅觉和触觉,与我们人类差不多。不过古生物学家最新公布了一项关于德国小型食肉恐龙化石的研究,这个小家伙的尾巴上竟然有极为特殊的感受器!这个感受器到底是做什么用的呢?


侏罗纪的袖珍杀手

侏罗猎龙的化石发现于德国南部巴伐利亚州,地层是著名的索伦霍芬石灰岩层,该地层中还发现了始祖鸟、美颌龙等著名古生物。正是得益于出色的化石保存状态,编号为JME Sch 200的侏罗猎龙化石骨骼相当完整,因此成为欧洲发现的最完整的非鸟兽脚类化石标本之一。

图注:侏罗猎龙的化石,图片来自网路

2006年,古生物学家在《自然》杂志上发表了一篇名为《一新肉食性恐龙来自晚侏罗世的索伦霍芬群岛》(A new carnivorous dinosaur from the Late Jurassic Solnhofen archipelago)的论文,正式命名了侏罗猎龙。

侏罗猎龙的属名(Juravenator)来自拉丁语中的「Jura」(意为「侏罗纪」)及「Venator」(意为「猎人」),意思是「侏罗纪的猎人」。侏罗猎龙的模式种被命名为斯氏侏罗猎龙(Juravenator. starki),是为了纪念斯塔克家族的查瑞·斯塔克(Quarry Stark),这个「斯塔克」可不是小说《冰与火之歌》中的「史塔克」,而是发现化石采石场的所有者。

图注:美剧《冰与火之歌》中的史塔克家族,图片来自网路

到目前为止,侏罗猎龙的化石也仅仅发现了一具,根据骨骼判断还是一只没有完全成年的个体。侏罗猎龙其实非常小,体长只有0.7米,体重1千克或者更轻,和一只老鼠差不多大。别看侏罗猎龙体型袖珍,却是食肉动物,因为在它的嘴中长有两排锋利的小牙齿,所以算得上是袖珍杀手啦!

图注:侏罗猎龙的复原图,图片来自网路

图注:荧光照相技术之下的侏罗猎龙化石及皮肤,图片来自网路


鳞片没有那么简单

侏罗猎龙不仅保存了相当完整的骨骼,而且还奇迹般的在尾巴基部保存了部分软组织结构,那就是鳞片。恐龙身上长鳞片算是稀奇事?并不是,但是古生物学家最初认为侏罗猎龙属于美颌龙科(Compsognathidae),该科内包括了发现于中国辽西热河生物群的中华龙鸟和丽羽龙等,这些恐龙可都是长羽毛的,所以长著鳞片的侏罗猎龙绝地是美颌龙科中的异类。

其实关于侏罗猎龙的分类一直存在著争议,最新的观点(Foth et al. 2020) )认为其属于巨齿龙类,与似松鼠龙(Sciurumimus)是近亲。

图注:似松鼠龙的复原图,图片来自网路

如果不属于美颌龙科,那么侏罗猎龙长鳞片就很正常啦,可它的鳞片并不简单。其实在侏罗猎龙最早被研究的时候,古生物学家通过电子显微镜就已经注意到其每一片鳞片印痕上都有奇特的同心圆结构,研究人员以为这是化石保存过程中形成的,并没有在意。

图注:侏罗猎龙微博上的皮肤还原,图片来自网路

澳大利亚新英格兰大学的古生物学家菲尔·比尔(Phil Bell)和阿根廷古生物学家克里斯多夫·亨德里克(Christophe Hendrickx)注意到侏罗猎龙皮肤上的奇特结构,他们在对比了所有的同心圆突起后发现竟然是一样大的,而且出现的位置也很有规律,说明这一结构是原生的,并非化石形成过程中产生的。

图注:阿根廷古生物学家克里斯多夫?亨德里克,图片来自网路

图注:澳大利亚新英格兰大学的古生物学家菲尔?比尔,图片来自网路

在使用了紫外线和显微镜检查后,古生物学家发现这一结构与今天鳄类鳞片有著惊人的相似性,同心圆结构非常像鳄类鳞片上的信息系统控制中枢(Information Systems Operations Squadron,简称ISOs),通俗上称为压力感受器或者触点。

2020年月,比尔和亨德里克在《当代生物学》(Current Biology)杂志上发表了名为《晚侏罗世兽脚类恐龙拥有类似鳄类的感觉鳞片》(Crocodile-like sensory scales in a Late Jurassic theropod dinosaur)的研究论文,对侏罗猎龙尾巴底部鳞片上具有的压力感受器进行了论述。


侏罗纪的深夜摸鱼王

侏罗猎龙的尾巴鳞片上长著压力感受器,这到底是做什么用的呢?我们不妨先看看具有相似解剖学结构的鳄类,其体表鳞片上的压力感受器是用来在水中探知周围猎物的移动,测量水的温度和酸度等的。研究者认为侏罗猎龙也具有同样的能力!

让我们回到侏罗猎龙生存的时代,那是距离1.51亿年前的晚侏罗世时期,当时的欧洲被浅海淹没,今天大片的陆地曾经是一片群岛,这里就是侏罗猎龙的家。岛屿四周是大片的沿海浅水区,岛屿上也有泻湖湿地,这里自然会有包括小鱼小虾等在内的水生动物,它们正是侏罗猎龙的食物。

图注:侏罗纪时期的欧洲,图片来自网路

由于自己的体型也很小,为了躲避更大的食肉动物,侏罗猎龙会选择在夜幕降临之后出来觅食,它的眼睛就是证据。从侏罗猎龙的头骨上看,其眼眶孔大的出奇,说明侏罗猎龙长著一对大眼睛,大眼睛当然是为了适应夜晚光线微弱环境而生的。

图注:侏罗猎龙的头骨化石,图片来自网路

图注:侏罗猎龙生活在水边,图片来自网路

当侏罗纪欧洲群岛上的黑夜到来,胆小的侏罗猎龙就会来到浅水中,此时它尾巴底下鳞片上的压力感受器就像声呐一样搜索这水底的情况。当感觉到有猎物靠近时,侏罗猎龙就会对水下的目标发起攻击,它是当之无愧的深夜摸鱼王!

侏罗猎龙鳞片上压力感受器结构的发现扩展了我们对于恐龙感觉能力的认知,原来它们还能将触觉发展成捕猎的工具。正如加拿大皇家泰勒博物馆的恐龙系统学和进化馆馆长迦勒·布朗(Caleb Brown)所说:「从特别保存下来的化石分析出皮肤细节,我们看到了一个截然不同的世界。」

参考资料:

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.

图片 / 网路(侵删)

文字 / 江氏小盗龙(江泓)

排版 / 江氏小盗龙


Kulindadromeus zabaikalicus

俄罗斯侏罗纪的一个小型鸟脚类恐龙Kulindadromeus zabaikalicus,是现今唯一发现即有鳞片也有毛的恐龙;

尾部有鳞片,身上其它位置长有「毛」。

由于太奇怪了,最初投稿的时候评审一致认为这是一个假化石。直呼:不可能。

不过最过还是在SCIENCE发表了。

鳞片有在种形态,跟其它爬行基本相似。


参考今天活著的恐龙—鸟。羽毛鳞片都有。

鸟的身体大部分是羽毛,足上是鳞片。


皮肤呈六边形鳞片状,更像现生动物蜥蜴。具体可查询,马门溪龙皮肤印痕正模化石。


所谓「爬行动物」的鳞片,其实分两种

一种是鳞龙类的鳞片,蜥蜴和蛇这钟~~~

一种是鳄鱼这样的皮内成骨,这是主龙类的鳞片。你看现今鸟类的脚上,也是这样的鳞片。恐龙身上的鳞片自然也是这种。


不全是有部分恐龙有毛


什么叫像?恐龙难道不是爬行动物?


大型恐龙有的是,也有的是像鸟类的羽毛,虚骨龙应该是确定恒温了,手盗龙全员有羽毛。

几种有皮肤衍生物的恐龙

推荐阅读:
相关文章