最初的羽毛是否妨礙飛行？(Did First Feathers Prevent Early Flight?)

最初的羽毛是否妨礙飛行？(Did First Feathers Prevent Early Flight?)
桃園縣立同德國民中學地球科學科邱宇平老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

如果，像古老諺語所說：「一鳥在手勝於兩鳥在林」，那是因為現在大部分的鳥類在我們抓它之前，它已迅速飛走。但並非總是如此，根據最新的鳥類羽毛化石研究結果，因為第一種鳥類不是飛的很好。不過，有些研究人員認為，現在就下定論說這些羽毛無法幫助飛行還言之過早。

多數科學家同意鳥類是在至少1億5千萬年前，由小恐龍演化而來；而且這些早期的鳥類，看起來就像現代的鳥類，有翅膀和羽毛。但長期以來，研究人員一直爭論是否存在「第一種」鳥類，如1億4千萬年前的始祖鳥(Archaeopteryx)；始祖鳥的翅膀是否能持續飛行？還是它們只能在樹梢與地面之間滑行？英國曼徹斯特大學的生物學家Robert Nudds和愛爾蘭都柏林大學的古生物學家Gareth Dyke把目光聚焦在1億年前的孔子鳥(Confuciusornis)。他們想知道孔子鳥的羽毛，在沒有被折彎的情況下，是否強壯到能提供足夠的推力與迅速拍動翅膀。為了求證這一點，他們轉而研究尤拉─白努力樑理論(Euler-Bernoulli beam theory)，這是工程師用來計算樑的結構能承重多少強度的理論 (這個理論在19世紀後期，已經成功的應用在巴黎艾菲爾鐵塔和摩天輪的發明上) 。

Nudds和Dyke分析翅膀外緣所謂的「初級羽毛」，因為它負荷了大部分的重量。利用來自德國兩家博物館的5個孔子鳥標本，研究員測量了初級羽毛的長度和脊柱的直徑、長度、軸的厚度；這些組合能建立中堅骨幹羽毛，就像是橫樑的結構。這些測量，和孔子鳥的體重一起估計，再放到尤拉─白努力的方程式中計算：初級羽毛如何承受上升的推力和拍動引起的力量。但計算的結果顯示：孔子鳥的翅膀無法負荷它飛行所需要的力。所以，Nudds和Dyke並不看好孔子會飛行。

而同樣的原理在分析更老的始祖鳥標本時，也沒有成功。這兩種史前鳥類的羽毛都只能承受一半「折彎羽毛的力」。Nudds和Dyke計算了如白鴿、海鷗、禿鷲等現代鳥類，發現它們的羽毛能承受13倍以上、飛行拍打所需要的力。他們得出結論，孔子鳥和始祖鳥的羽毛結構和現代鳥類有很大的不同；另外，史前鳥類的脊柱不像現代鳥類是中空的，所以後來一定是發展成「撲飛」。

但仍有些研究員不願意為「史前鳥類不會飛行」這個觀點下定論，加州洛杉磯自然歷史博物館古生物學家Luis Chiappe說：「我同意孔子鳥和始祖鳥飛得不好；但是，我不同意它們無法藉由拍動翅膀來飛行，因為這些羽毛的軸已成化石，它的真貌不明確，所以無法準確測量。」

加拿大阿爾伯塔大學(the University of Alberta)的古生物學家Philip Currie也提出質疑：雖然該論文提供了有說服力的證據，來證明史前鳥類在空中飛得不好；但這不能代表它們「只能」滑翔或撲飛。再者，鳥類化石在海洋和湖泊沉積物中都有找到，Currie說：「如果它們只能從樹上撲下來，那麼為什麼化石會在離岸邊那麼遠的地方被發現？」

來源文章：
http://news.sciencemag.org/scien … -prevent-early.html