翼龍目

翼龍目(学名:),希臘文意思為“有翼的蜥蜴”,是一個飛行爬行動物的演化支,是第一群能採主動飛行的脊椎動物。牠們的雙翼是由皮膚、肌肉、與其他軟組織構成的翼膜,翼膜從身體兩側延展到極長的第四手指上。

翼龍類生存於三疊紀晚期到白堊紀末期,時間跨度約2億1,600萬年前到6,600萬年前。較早期的翼龍類長滿牙齒,具有很長的尾巴;而晚期的物種則大幅縮短的尾巴,部份晚期翼龍類已經退化掉了牙齒。翼龍類目前已經在在某些化石的身體、雙翼上發現了絲狀結構,顯示牠們可能已演化出毛髮。翼龍類的體型有非常大的差距,小型的翼龍和現代鳥類體型差不多,例如的森林翼龍;大型的翼龍則包括到地球上曾出現的最大飛行生物,例如風神翼龍與哈特茲哥翼龍。

在大眾媒體和兒童讀物中,翼龍類常被誤認為是“飛行的恐龍”,但這是錯誤的。恐龍指的是特定陸地爬行動物,能採取直立步態,包括蜥臀目與鳥臀目,並不包括翼龍類、魚龍類、蛇頸龍類、滄龍類。這群中生代飛行動物通常被大眾俗稱為翼手龍Pterodactyls),希臘文意思為“有翼的手指”。這個名稱衍自於翼手龍屬(Pterodactylus)以及翼手龍亞目。

發現歷史
模式標本的素描,由理查德·萊德克在1888年繪製]]
第一個翼龍類化石是在1784年由義大利自然學家Cosimo Collini發現。Collini當時將這些化石誤認為海生動物,將牠們的長前肢充當槳來使用。一些科學家持續支持這個海生動物假設,直到1830年,德國動物學家约翰·格奥尔格·瓦格勒(Johann Georg Wagler)仍提出翼手龍屬的前肢是用來游泳的。在1801年,喬治·居維葉研究一個在德國發現的化石,並首次提出這種動物是種飛行動物。在1809年,喬治·居維葉將這個德國化石命名為翼手龍屬(Ptero-dactyle)。
的頭顱骨,發現於巴西桑塔納組]]
大多數翼龍類化石不是保存良好。牠們的骨頭是中空的,當沉積物堆積在牠們身上時,骨頭會被壓平。目前保存最良好的化石在1974年發現於巴西的Araripe Plateau。當沉積物堆積到這些化石上時,沉積物會壓縮骨頭,而非壓碎骨頭。

現在大多數古生物學家認為翼龍類是採動力飛行,而非原先認為的滑翔飛行。翼龍類化石已在北美、南美、英國、歐洲、非洲、亞洲、澳洲等地發現,除了南極洲以外。目前已發現至少60屬翼龍類,體型小如小型鳥類,大型翼龍類的翼展可超過10公尺。

生理結構
、B.漂泊信天翁、C.南美禿鷲的翅膀比較圖(不按照比例)]]
、鳥類的翅膀結構圖]]
翼龍類的生理結構,因為飛行演化的需求,而與牠們祖先的生理結構有大幅差異。翼龍類的骨頭中空,內有空氣,類似現代鳥類的骨頭。牠們擁有隆脊狀胸骨,可讓飛行相關肌肉附著在上,還有加大的腦部,顯示出與飛行有關的特化特徵。在某些較晚的翼龍類裡,肩膀部位的脊椎癒合成一節聯合背椎(Notarium,一種在鳥類與某些翼龍類肩膀出現的複合脊骨),可在飛行時使身體堅挺,並提供肩胛骨穩定的支撐。


(綠)、指骨(紅)]]
翼龍類的翼膜由皮膚與其他軟組織構成,由不同形式的緊密纖維補強。翼膜連接至極長的第四手指與身體側面(或是後肢)之間。

過去的觀點認為,翼龍類的翼膜構造簡單,僅由皮膚構成。但現在的觀點認為,翼龍類的翼膜構造相當複雜,具有高度氣動性,適合主動飛行。翼膜是由一種排列緊密的強韌纖維所構成,名為「Actinofibrils」。翼膜由皮膚、極薄的肌肉構成,由不同形式的緊密纖維補強,並具有複雜的血管系統。

某些大型標本的翼部骨頭內有中空空間,證實某些翼龍類具有類似鳥類的呼吸系統。此外,根據至少一個標本的軟組織,顯示其呼吸系統延伸到翼膜內部。

翼龍類的翼膜可以分成三個部分。第一個部分是前膜(Propatagium),連接手腕部到肩膀,位於翼膜最前端,是飛行時首先遭遇到空氣的部分。某些化石證據顯示,前三根手指之間也連接者前膜。但論點這是非常有爭議的。在2007年,克里斯·班尼特認為翅骨的角度朝向身體,而非朝前,如同傳統的看法。根據組織學、個體生長學、形態學等層面的證據,皆顯示翅骨本身是個骨頭,而非骨化的軟骨。古生物學界對於翅骨的起源還沒有定論,目前有:從腕骨延伸出、第一掌骨延伸而出、或是新演化的骨頭…等說法。

翼龍類的手腕有兩塊近側腕骨、四塊末側腕骨(不計算翅骨的狀況),顯示牠們的手腕經過明顯特化過程。在成年個體標本,這兩塊近側腕骨癒合成一塊,而其中三塊末側腕骨癒合成一塊。唯一未癒合的腕骨位於手腕中間,位於末側腕骨、翅骨之間,連接至末側腕骨的垂直突出面,另一側則是以凹處連接翅骨。

古生物學家們對於臂膜是否也連接到後肢,連接至後肢的哪個部位,目前還沒有定論。喙嘴翼龍類的索德斯龍、蛙嘴龍科的熱河翼龍、還有桑塔納岩層發現的某種翼手龍類化石,證實至少某些物種的翼膜有連接至後肢。然而,現代蝙蝠與飛鼠翼膜的連接方式上有相當大的不同,而不同種類的翼龍類可能也有不同的翼膜連接方式。研究顯示翼龍類的四肢比例有相當大的不同,可能反映了不同的翼展方式。

許多翼龍類有蹼狀腳掌,可能不是全部都有,蹼狀腳掌可能具有氣動上的作用,但也有研究認為蹼狀腳掌是種游泳的證據。某些標本的喙狀嘴則保存了角質組織。

大部分主龍類的眼部前方有數個洞孔;而翼龍類的鼻孔與眶前孔連接,形成一個鼻眶前孔(Nasoantorbital fenestra)的大型洞孔。鼻眶前孔可能具有減輕重量功能,有助於飛行。根據過去的理論,只有衍化的翼手龍類具有頭冠;而近年發現的翼手喙龍、奧地利翼龍也具有頭冠,證實部分喙嘴翼龍類也具有頭冠。在2008年,日本東京大學研究人員佐藤克文認為翼龍類無法飛行。佐藤克文在印度洋南部的克羅澤群島進行特殊研究,目的在測試大型海鳥的飛行能力。他將三號電池大小的加速度計貼在五個不同種類、二十八隻鳥的羽翼上,其中包括世界最大的飛鳥信天翁。根據佐藤克文的計算,重量超過四十公斤的鳥在無風狀態下,翅膀拍動速度無法達到足以飛翔的速度。信天翁的重量為二十二公斤,還是能夠飛行。依據這個基準,大型翼龍無法翱翔高空。不過,研究報告指出,比較這兩種飛行動物時,還必須考慮牠們在解剖結構、生理學與環境上的差異。在書籍《Posture, Locomotion, and Paleoecology of Pterosaurs》裡,則認為白堊紀晚期的大氣層的氧氣含量高,翼龍類可以在這種環境中飛行。但是,上述兩者都推測翼龍類以類似鳥類的方式飛行,而且無法將某些巨大翼龍類的體型列入計算(例如神龍翼龍科、古神翼龍科)。德恩·奈許(Darren Naish)則認為中生代與現代的大氣層組成不同,並非大型翼龍類能夠飛行的原因。

樸茨茅斯大學與約翰·霍普金斯大學的古生物學家馬克·維頓、麥克·哈比卜提出翼龍類的起飛方式假設,當翼龍類起飛時,會將身體呈預備狀態,再用四肢力量同時推動身體向前,進而展開雙翼飛行,類似彈射器的彈射方式。當翼龍類在天空飛行時,時速可達每小時120公里,一次可飛行數公里。

氣囊與呼吸系統
在2009年,一份研究顯示翼龍類的骨骼具有充滿空氣的空間,應該內有氣囊,類似現代鳥類的呼吸系統,可使翼龍類的呼吸更有效率、並減輕牠們的體重,可協助翼龍類的飛行。現在已發現大量的翼龍類足跡化石,呈現出明顯的後肢四趾、前肢三趾的足跡,可證實翼龍類在地上移動是採取四足方式移動。較大型翼龍類有較小的後肢與大型的身體前半段,一般認為牠們在地面上移動時使用四肢。根據目前所發現的翼龍類足跡化石,可以發現牠們正在涉水或找食物,還沒有發現可證明牠們在飛行或滑翔的足跡化石。
是採四足方式行走]]
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大部分的脊椎動物是趾行動物,行走時以腳趾接觸地面,腳踝不接觸地面;從足跡化石顯示,翼龍類行走時以腳掌接觸地面,類似人類與熊,都屬於蹠行動物。神龍翼龍科的足跡化石顯示,至少有部分翼龍類行走時採取後肢直立步態,而非往後肢兩側延展的步態。

傳統的觀念認為,翼龍類在地面行動時相當笨拙、不方便;但近年研究發現,至少部分翼龍類(尤其是翼手龍亞目)能夠順利的行走、奔跑。與其他翼龍類相比,神龍翼龍科與鳥掌翼龍科的前肢相當長;神龍翼龍科的手臂骨頭與掌骨特別地修長,牠們的前肢比例,接近善於奔跑的有蹄類哺乳動物。牠們的後肢不適合高速奔跑,但步伐比其他翼龍類更大。神龍翼龍科可能無法奔跑,但牠們可以快速、有效率地行走。

繁衍
石灰岩的幼年個體標本]]
關於翼龍類的繁衍行為的直接、間接證據很少。在中國遼寧省的一個採石場發現了一個翼龍類的蛋,同一個挖掘地點也發現了許多著名的有羽毛恐龍。這個蛋被壓扁,但沒有破碎的跡象,顯示這個蛋有皮革質的外殼,如同今日的蜥蜴。胚胎的翼膜已經發展良好,顯示翼龍類出生後不久就可以飛行。

在2011年發現的一個達爾文翼龍化石,後肢之間有一個蛋化石,也是質地軟的革質蛋,如同現代爬行動物;而現代鳥類則是質地較硬的鈣質蛋。與產卵的母體相比,這顆蛋化石非常小。在2007年,一個關於翼龍類蛋殼結構與組成的研究,指出牠們可能會將蛋掩埋到土壤中,類似現代鱷魚與烏龜。對於早期的翼龍類,將蛋掩埋到土壤孵化,可以減輕母體本身的重量,但會限制翼龍類所能生存的地理環境;在鳥類出現後,更會面對鳥類競爭生存環境,而面臨劣勢。另一種可能則是將蛋置於身體之下,直到孵化前,類似某些蜥蜴的作法,但大部分主龍類不採用此方法。

目前已發現數個剛孵化不久的幼年個體,包含翼手龍科、喙嘴翼龍科、梳頜翼龍科、與神龍翼龍科。
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目前不確定翼龍類是否有親代養育行為,但根據牠們相當年輕就有飛行能力、海相沉積層的成年與幼年個體化石,顯示幼年個體並非完全依靠親代。或者是只經過短暫的親代養育後,當雙翼已具有飛行能力時,幼年個體就會離巢生活。另一種可能是,牠們只藉由原本從蛋黃吸收的營養來渡過剛孵化後幾天,之後開始獨自覓食,完全不靠親代養育。晚期、進階型的翼手龍類,以無齒翼龍為例,剛孵化第一年就成長到成年個體體型。翼手龍類的生長模式為有限生長,當成長到完全體型後,就不會繼續成長。

演化與滅絕
起源
晚期的斯克列羅龍,可能是翼龍類祖先的近親]]
翼龍類的骨骼結構因為適應飛行而有大幅改變、特化,而且目前沒有牠們最直接祖先的化石證據,所以目前對翼龍目的演化起源瞭解不多。因為牠們的踝部結構,翼龍類被認為與恐龍是近親。目前已有數個相關理論,其中近年最盛行的理論是類似斯克列羅龍(Scleromochlus)的鳥頸類主龍、能以二足方式站立的原始主龍形類派克鱷、或者是類似沙洛維龍的原蜥形目動物。目前至少有一位翼龍類專家,大衛·安文(David Unwin),認為這些動物因為個別的生理特徵,都不符合翼龍類祖先的假設。

克里斯·班尼特、大衛·彼得斯曾先後提出翼龍類屬於原蜥形目,或者是原蜥形目的近親。大衛·彼得斯利用電腦繪圖軟體,企圖找出原蜥形目、翼龍目的關聯。克里斯·班尼特在試圖找尋翼龍類、恐龍的趨同演化特徵時,發現翼龍類除去後肢特徵時,相當類似原蜥形目,因此提出原蜥形目、翼龍類有演化關係。在2007年,麥可·班顿(Michael Benton)等人提出不同看法,認為翼龍類與恐龍是近親,即使不考慮後肢特徵,翼龍類仍非常類似恐龍。他們並批評大衛·彼得斯的研究,不是研究原始化石與資料,而採用具爭議性的分析途徑,最後導論出原蜥形目、翼龍類是近親。大衛·彼得斯則堅持電腦繪圖軟體,可用在化石研究上。班頓等人認為雖然目前沒有翼龍類最直系祖先的化石證據,但翼龍類很明顯是屬於主龍類,尤其是鳥頸類主龍演化支。根據他們的分析,翼龍類是斯克列羅龍的姊妹分類單元,或者是從介於斯克列羅龍與兔鱷之間的物種演化而來。在2011年,斯特林·奈斯比的早期主龍類研究,也支持翼龍類、斯克列羅龍互為姊妹分類單元的理論。

因為翼龍類被證實沒有樹棲生活的演化適應,所以牠們的飛行演化途徑被認為跟鳥類不同路線,鳥類的飛行演化途徑是「從樹往下的」。大多數方案認為翼龍類從長腿的陸地奔跑動物演化而來,如斯克列羅龍或沙洛維龍,上述兩者都有皮膜,從後腿延展至身體或尾巴。這些研究顯示翼龍類的飛行演化途徑是「從地面往上」,或是攀爬懸崖。在2008年,一份研究顯示最早的翼龍類是群樹棲、食蟲的小型動物。

種系發生學與分類
在古生物學研究歷史中,翼龍目的科學分類是很困難的,因為牠們的化石紀錄有許多間斷。許多新發現化石填補了這些斷層。傳統上,翼龍目被分為兩個亞目:

*喙嘴翼龍亞目(Plieninger, 1901):一群早期、原始翼龍類,許多物種有長尾巴,雙翼有短指骨。牠們體型小,手指仍然適合攀爬。喙嘴翼龍類出現在三疊紀晚期,持續存活到白堊紀晚期。喙嘴翼龍類是並系群,其中一群演化出晚期的翼手龍類,而非兩者有共同祖先;所以隨者親緣分支分類法研究的盛行,本名詞逐漸很少在科學文獻中出現。
*翼手龍亞目(Plieninger, 1901):更多樣性的翼龍類,有短尾巴,雙翼有長指骨。翼手龍類出現在侏儸紀中期,在白堊紀-第三紀滅絕事件中滅絕。

File:Rhamphorynchus_gemmingi_jconway.jpg|喙嘴翼龍生存於侏儸紀晚期,屬於喙嘴翼龍亞目
File:Zhenjiangopterus jconway.jpg|浙江翼龍生存於白堊紀的中國,屬於神龍翼龍科

種系發生學

翼龍類各演化支的彼此關係並未確定。然而幾個較新的研究開始讓它們更明確。以下演化樹是簡略參考大衛·安文的研究:

{{clade| style=font-size:100%;line-height:100%
|label1=  翼龍目  
|1={{clade
|1 =  沛溫翼龍   
|label2=    
|2={{clade
|1=  雙型齒翼龍科
  
|label2=    
|2={{clade
|1=  蛙嘴龍科   
|label2=  
|2={{clade
|1=  曲頜形翼龍科   
|label2=  
|2=
}}
}}
}}
}}
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滅絕
傳統理論認為,早期鳥類的競爭,導致許多翼龍類滅絕。到了白堊紀末期,只有發現大型翼龍類;而小型翼龍類已消失,生態位被早期鳥類取代。但是,化石紀錄缺乏小型翼龍的現象,也可能是因為牠們的骨架脆弱、難以保存所致,而跟鳥類的生物多樣性無關。白堊紀末滅絕事件滅絕了恐龍、翼龍類、與許多其他動物。另一種解釋是,大多數翼龍類發展成依靠海洋的生活模式。所以當白堊紀末滅絕事件嚴重地影響翼龍類賴以為生的海洋動物時,翼龍類跟着滅絕。但是,神龍翼龍科與帆翼龍科是棲息於內陸,並非依靠海洋維生。

近年發現的數個新物種,生存於坎潘階/馬斯垂克階,例如:鳥掌翼龍科、無齒翼龍科、夜翼龍科、古神翼龍科。這些新發現物種,顯示白堊紀晚期的翼龍類仍保持多樣性,不同於過去理論。

大眾文化
的模型,因為英國皇家學會300週年而架設於倫敦市區]]
如同其近親恐龍,翼龍類是大眾文化中的一個常見主題。在大眾媒體的恐龍形象,常隨者古生物學界的研究而有新改變;但是翼龍類的大眾形象,仍多停留在20世紀中期的過時研究。許多兒童的玩具與卡通節目,將翼手龍(Pterodactyls)描繪成具有類似無齒翼龍的冠飾,加上類似喙嘴翼龍的長尾巴與牙齒,但這種幻想生物從未實際存在過。然而,至少有一種翼龍類的確有無齒翼龍的冠飾,同時具有牙齒;玩具翼龍(Ludodactylus)的學名字意思為“玩具翼手龍”,因為牠們外表類似兒童的翼手龍玩具外貌。

這種幻想、混合體翼手龍,還出現在阿瑟·柯南·道爾(Arthur Conan Doyle)的小說《失落的世界》(The Lost World)與其改編電影、以及1933年的電影《金剛》(King Kong)。在1966年電影《西元前一百萬年》(One Million Years B.C.),早期電影特效專家雷·哈利豪森把翼手龍的雙翼錯誤塑造成蝙蝠的多指雙翼。雷·哈利豪森宣稱,當他用實體模型拍攝時,為了增強雙翼的結構,而採用蝙蝠的雙翼結構。不過當時大眾媒體的翼手龍形象,常被建立成這種類似蝙蝠的雙翼。無齒翼龍是《侏羅紀公園》系列最常登場的古生物之一,曾在1997年的《侏羅紀公園:失落的世界》(The Lost World: Jurassic Park)中最後短暫出現過。在《侏羅紀公園III》(Jurassic Park III)中再度登場,第三集的無齒翼龍被赋予了誇張的體型、力量與侵略性,尤其頭頸、身體、和腳步被放粗許多倍。真正的無齒翼龍被認為以魚類為食,而電影中的無齒翼龍能像老鷹等猛禽一樣用腳掌抓緊,以及口中擁有尖牙利齒,會在峭壁上筑巢,與現實的形象不符;而亲代有抚育幼体的行为,并且能够像現代海鸟一樣远洋飞行,這些習性是科學的。古生物學家戴維·霍尼(Dave Hone)發現該電影仍保有過時、錯誤的翼龍類形象,例如:電影裡的無齒翼龍仍保有牙齒、錯誤的築巢方式、雙翼應該是由肌肉與緊密纖維所構成。在《侏羅紀世界》和其續作中,無齒翼龍擁有了可以輕易刺穿飛機擋風玻璃的尖刺型鳥嘴,並能夠集體狩獵、合作,被賦予了比較高的智商。《哥吉拉》系列電影中的飛行怪獸拉頓(ラドン),其名稱與形象來自於翼龍類中的無齒翼龍。

活生翼龍惡作劇

世界首枚翼龍胚胎化石遼寧出土

參見

  • 翼龍列表

備註與參考資料

  • Unwin, David M. (2006). Pterosaurs From Deep Time. Pi Press: New York. ISBN 978-0-13-146308-0
  • Wellnhofer P (1991): Illustrated Encyclopedia of Pterosaurs, Crescent Books

外部連結

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