自然科普:黑白花,紅冠子,恐龍?jiān)瓉硎沁@樣的顏色!
來源:物種日歷
發(fā)布時(shí)間:2021-04-09
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翻開恐龍圖鑒,可以看到五顏六色的恐龍,但現(xiàn)實(shí)中走進(jìn)博物館看到的恐龍化石,卻僅有一堆骨頭。就算在極為稀有的情況下,化石的皮膚等軟組織雖然有所保存,但因?yàn)殚L年與周圍礦物代換以及變質(zhì)的關(guān)系,也往往不能顯示出存活時(shí)的真正顏色。

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發(fā)現(xiàn)于美國蒙大拿州的霸王龍皮膚化石 | Bell, Phil R. et al / Biology Letters (2017)

由于這些限制,過去科學(xué)家對(duì)于恐龍的顏色只能靠推測(cè),但最近隨著我們對(duì)羽毛化石內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理解,現(xiàn)在已經(jīng)可以復(fù)原某些恐龍身上的色彩,甚至有一種恐龍,科學(xué)家?guī)缀跬瓿闪怂淼摹巴可保蔷褪呛帐辖B龍(Anchiornis huxleyi)。

色素體——化石的顯色劑

在了解赫氏近鳥龍之前,先讓我們來簡單回顧一下恐龍色彩在過去是怎么推測(cè),以及科學(xué)家是如何得知恐龍生前顏色的黑科技吧!

過去對(duì)于恐龍顏色的猜想,大多是根據(jù)親緣關(guān)系或生態(tài)環(huán)境來判斷。親緣關(guān)系也就是找它們的近親,例如恐龍是爬行動(dòng)物,因此上色多半會(huì)參照現(xiàn)代的鱷魚、蜥蜴等的顏色來復(fù)原,所以就產(chǎn)生了許多腹部白色、背部褐色或綠色的恐龍。如果依賴生態(tài)環(huán)境復(fù)原,大型的植食恐龍就會(huì)比照現(xiàn)代的犀牛、河馬、大象來上色,所以圖鑒里的恐龍,大半都是灰蒙蒙的色調(diào)。

圖片早期恐龍復(fù)原的顏色往往十分單調(diào) | Pixabay

但隨著恐龍演化成鳥類的化石證據(jù)越來越多,而鳥類又是現(xiàn)代色彩最豐富的脊椎動(dòng)物類群之一,一些恐龍也開始被涂上較為鮮艷的色彩。生態(tài)上,最早的花朵在可能于侏羅紀(jì)晚期到白堊紀(jì)早期出現(xiàn),如果花朵已經(jīng)開始點(diǎn)綴大地,某些恐龍也可能會(huì)演化出較為鮮艷的顏色來作為保護(hù)色。

圖片鳥類的色彩鮮艷,它們的祖先恐龍是否也穿著辣眼彩色時(shí)裝呢?| Pixabay

隨著中國遼寧的熱河生物群的發(fā)現(xiàn),世人開始認(rèn)識(shí)到許多恐龍并不像鱷魚或蜥蜴這樣滿覆鱗片,而是像鳥類一樣全身毛絨絨,甚至有些還有類似鳥類翅膀的片狀羽毛??茖W(xué)家們運(yùn)用電子顯微鏡的技術(shù),發(fā)現(xiàn)了埋藏于恐龍羽毛中的色彩秘密。

在一些恐龍羽毛之中,可以發(fā)現(xiàn)大量的桿狀或圓球狀結(jié)構(gòu),有些緊密而整齊排列,有些則雜亂無章。一開始許多科學(xué)家認(rèn)為這應(yīng)該是某種細(xì)菌,寄生在羽毛中或是分解羽毛為食,但通過和現(xiàn)生動(dòng)物的羽毛、皮膚甚至烏賊墨汁的對(duì)比,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這是一種稱為色素體的細(xì)胞結(jié)構(gòu),桿狀的稱為黑色素體,產(chǎn)生黑色、灰色等暗色系顏色;球狀的則是褐色素體,產(chǎn)生褐色以及紅色等較淺的顏色。通過這個(gè)發(fā)現(xiàn),科學(xué)家對(duì)赫氏近鳥龍身上的羽毛進(jìn)行了全身大掃描。

圖片赫氏近鳥龍化石各部位所發(fā)現(xiàn)的色素體化石 | Li et al./ Science (2010)

第一只全身顏色復(fù)原的恐龍

赫氏近鳥龍是一種小型的獸腳類恐龍,體長僅有不到40厘米,是目前發(fā)現(xiàn)最小的恐龍之一。和許多典型的熱河生物群白堊紀(jì)早期恐龍一樣,赫氏近鳥龍全身也被羽毛覆蓋,不過它的生存年代要更早一些,來自1億6000多萬年前侏羅紀(jì)的晚期,比始祖鳥的年代還要早。

赫氏近鳥龍的屬名代表“接近鳥”的意思,因?yàn)檫@種恐龍身上具有許多非常接近鳥類的特征,加上它生存年代久遠(yuǎn),對(duì)填補(bǔ)恐龍演化成鳥類階段的空白有著重要的意義;種名的赫氏則是為了紀(jì)念著名演化生物學(xué)家赫胥黎,他是最早通過始祖鳥化石,提出鳥類可能演化自恐龍的人。

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赫胥黎是死忠的演化論支持者,有“達(dá)爾文的斗犬”的綽號(hào) | Wikimedia Commons

赫氏近鳥龍的前肢和后肢上都有片狀羽毛的分布,因此像小盜龍(Microraptor)一樣是一種四翼恐龍,但它的手臂較短,加上手臂上的羽毛對(duì)稱,而不像現(xiàn)今鳥類有著較長的前肢和不對(duì)稱的飛羽。通過這些形態(tài),科學(xué)家判斷赫氏近鳥龍的飛行能力有限,可能只有簡單的滑翔能力,是恐龍朝向藍(lán)天飛翔的一個(gè)原始階段。

除了演化上的重要意義,赫氏近鳥龍更是第一個(gè)進(jìn)行全身色彩復(fù)原的恐龍,因此對(duì)恐龍的顏色復(fù)原是個(gè)重要的里程碑。

通過電子顯微鏡的運(yùn)用,可以發(fā)現(xiàn)赫氏近鳥龍身上有大量桿狀的黑色素體,而翅膀上的分布則呈現(xiàn)條帶狀,代表某些沒有黑色素體分布的地方,可能是白色的條紋。赫氏近鳥龍頭上還有個(gè)羽毛構(gòu)成的頭冠,頭頂羽毛里分布的是褐色素體,表示頭冠是較為鮮艷的紅褐色,可能在它生前用來區(qū)分同類或吸引異性。

圖片赫氏近鳥龍的全身色彩復(fù)原 | Li et al./ Science (2010)

恐龍時(shí)代的景色還原

隨著色素體研究的成熟,現(xiàn)在我們了解了越來越多恐龍的顏色。而且不局限于羽毛,在恐龍的皮膚或骨板上,也能進(jìn)行色素體的研究,從而使我們更加了解這些恐龍的長相。例如在加拿大找到的甲龍類,背上的鎧甲也發(fā)現(xiàn)了色素體,鸚鵡嘴龍的皮膚里也有色素分布。

不過根據(jù)色素體的研究,目前我們只能確認(rèn)黑色素體代表的黑色系以及褐色素體的紅褐色系,再加上沒有色素體分布的位置(白色),除了這三種顏色外,我們能不能找到其他恐龍顏色呢?事實(shí)上,現(xiàn)代鳥類的羽毛除了色素體生成的顏色外,還有很大一部分的色彩仰賴所謂的“結(jié)構(gòu)色”,也就是通過羽毛表面的微結(jié)構(gòu),吸收不同波段的可見光,來呈現(xiàn)出不同的色彩。

圖片不同的鳥類羽毛產(chǎn)生顏色的原因 | Arindam Roy et al. / Biological Reviews (2019)

目前在恐龍中也有發(fā)現(xiàn)這種羽毛結(jié)構(gòu),例如著名的四翼恐龍小盜龍身上的羽毛,小盜龍猛一看雖然是滿身黑,但在陽光照耀下卻會(huì)反射出金屬般的彩色光澤。“五彩斑斕的黑”,可謂是對(duì)甲方友好的恐龍了。

但這一切還不是終點(diǎn),因?yàn)楝F(xiàn)代鳥類還有許多顏色是來自飲食或是特殊的化學(xué)成分,這些物質(zhì)難以長期保存,因此科學(xué)家們還無法確認(rèn)恐龍,是否也會(huì)通過這些方式來呈現(xiàn)特殊的顏色。想要更加逼真的復(fù)原恐龍時(shí)代的景色,還需要更完整的化石保存或是更精密的探測(cè)技術(shù)。

圖片各種參與了“恐龍是什么顏色的”研究的羽毛與甲殼化石,除了赫氏近鳥龍,還有顧氏小盜龍(M. gui)、巨嵴彩虹龍(Caihong juji)、始孔子鳥(Eoconfuciusornis zhengi)等 | Arindam Roy et al. / Biological Reviews (2019)

來源:物種日歷,廖俊棋


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