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鳄鱼的羽毛角蛋白,主要存在于某些皮肤胚层上,这些组织从蛋中孵化出来后会蜕掉,露出下面的鳞片(而残迹仍可在成年鳄鱼的鳞片中找到)。
鸟类在后肢上也有类似的鳞片,发育过程和鳄鱼一样,也是在孵化后把皮肤外层蜕掉后才露出来。
意大利博洛尼亚大学羽毛进化发育学专家洛伦佐·阿里巴蒂表示,鸟类的羽毛,也是从同一个胚层,就是鳞片形成时蜕掉的那个胚层发育而来。
胚胎期的鳞片会拉长变成管状的纤维,或者叫作羽支。
这些羽支是像头发一样的管状,但是中空的,外面包着从皮肤胚层长出的管壁,这些管壁细胞仍是活的,所以可以在伸长的过程中,从任意点长出分支。
[7]最简单的羽毛,也就是绒羽,基本上就是从一个定点长出来的一丛羽支,而飞羽的羽支则会随后融合成一根中心羽轴。
围绕着这些羽支的管壁,会留下角质蛋白然后退化掉,最终露出由角质蛋白组成的分支结构,也就是羽毛。
鳄鱼皮肤和鸟类羽毛一样,不仅带有会长羽毛的皮层、蛋白,连制造羽毛发育的基因也可以在鳄鱼身上找到。
从这一点来看,这些基因应该早就存在于这两种主龙类动物的共祖身上了,不同的只是发育程序。
在鸟类身上有一种非常怪异的突变,会使腿部的鳞片变成羽毛,让鸟腿四处长出羽毛,这也解释了羽毛和鳞片在胚胎上的相似性。
不过到目前为止倒是还没见过长着羽毛的鳄鱼。
从这个角度来看,最早期的主龙类动物皮肤上,可能已经长着一丛丛原型羽毛,因此在兽脚类恐龙身上开始冒出这些“皮肤附加物”
也就不足为奇。
这些羽毛的形态或许简单如鬃毛(像翼龙身上的),也可能有简单的分支结构,像绒羽一样。
但是如果不用来飞翔,那会有什么用处?科学家提出过许多可能而相互不冲突的假设,比如用来吸引异性、提供感觉功能、起到保护作用(毛发可以放大动物体积,也可能变成像豪猪一样的刺),当然也可能用于保温。
兽脚类恐龙身上的羽毛,增加了它们是热血动物的可能性,就像它们现在仍存活的鸟类亲戚一样。
还有其他证据也指出兽脚类的恐龙可能十分有活力,或至少很有耐力。
证据之一来自心脏。
鸟类与鳄鱼和蜥蜴这种大部分爬行类的特征在于,它们有一颗非常有力的四室心脏。
根据推测,所有主龙类的动物都应该继承了这种四室心脏,恐龙应该也是。
四室心脏的重要性在于,它可以把循环系统一分为二,其中一半送给肺脏,另一半送给身体各处。
这种构造有两个重要的好处。
第一,如此一来身体可以用高压把血液打到肌肉、大脑等器官,而不会伤害到脆弱的组织比如肺脏(可能会导致肺水肿,甚至死亡)。
很明显,较高的血压,才有可能支持较高的活动力以及较大的体积。
如果没有四室心脏的话,大型恐龙是无论如何不可能把血液一路打到它们的大脑里的。
第二,把循环系统分成两半,代表着充氧血和缺氧血不会被混在一起。
心脏可以立刻把从肺脏充氧回来的血,用高压送到身体各处,让任何有需要的地方获得最多的氧气。
虽然四室心脏并不保证动物一定是热血的(毕竟,鳄鱼到头来还是冷血动物),但是没有它动物几乎不可能维持高有氧能力。
兽脚类恐龙的呼吸系统也和鸟类一样,看起来足以应付活动所需的效率。
鸟类的肺和我们的很不一样,它们的肺在低海拔地区比我们的效率高,在高海拔地区的效率更是高出许多。
在空气稀薄的地方,鸟类的肺可以榨取比哺乳类多两三倍的氧气。
因此,迁移中的雁可以飞到比珠穆朗玛峰还高好几百米的高度,而哺乳类在比这低很多的地方就已经上气不接下气了。
人类的肺的构造有点像一棵中空的大树。
空气会由中空的躯干(就是气管)进入,接着一直分杈,最后到达一条死巷般的细枝(微气管)。
不过这个细枝的终点,倒不是死路,而是长满了可以半膨胀的气球,也就是肺泡。
肺泡壁上布满细致的网状毛细血管,这里就是气体交换的场所。
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