恐龍這類古生物中最為令人困惑不解的當屬飛行龍了。當今普遍的觀點是,被冠以生物史上最早出現的鳥類的始祖鳥同時具有鳥類和爬行類的雙重特點,屬於進化到鳥類的過程中的過渡階段。也就是說,始祖鳥被視為了處於爬行類和鳥類之間、起著承上啟下作用的缺失環節。除非未來的研究能夠證明始祖鳥早已「斷子絕孫」,這種觀點恐怕還將延續下去。
由於這一假說很符合基督教思想的胃口,時至今日,始祖鳥與鳥類有著直接的血脈關係這一觀點越來越成了一種常識。但是,本人對此持否定的看法。不過,鑒於這一層與下面所要論及的內容無甚關聯,還是留待別的機會再做詳述吧。
本文所要論述的命題則是,被認為是生物史上最古老的鳥類、在侏羅紀後期就已經出現的這種原始的類鳥類生物是否真的能夠在空中展翅飛翔。
第一個不可思議的地方就是,在始祖鳥的身上可以同時找到「能飛」和「不能飛」這兩種證據。無論是鳥類,還是飛機,飛行這一行為都具有兩種形式。要麼是憑藉自己的力量升空後飛行,要麼就是像滑翔機那樣在空中滑翔。前者可以飛行很長的距離,而後者不過是由高處飛到地面上而已。
生物的飛行形式也是如此:其一,在平地振翅,靠自身產生的浮力升空,然後飛走;其二,從高聳的崖頂或樹上俯衝滑翔。當今的不少動物都會這種滑翔的功夫,比如鼯鼠、飛蜥、鼯猴等。而鳥類是絕對不會在平時做出這種動作的,它們要麼靠扇動翅膀自力更生地飛行,要麼就乾脆不飛。
始祖鳥是個鳥類中的例外,雖然不乏有學者認為它靠自己的力量揮動翅膀升空,並做長距離的飛行,但是更多的研究學者卻不這麼看,他們中的大多數都認為始祖鳥的能耐是滑翔。雖然作為鳥類來說未免特立獨行,但卻是情有可原的,因為這種生物正處於從爬行類向鳥類過渡的中間階段。人類發明飛機的歷史也是始於利用滑翔機進行滑翔,再逐漸發展到裝上了螺旋槳發動機的飛機。鳥類的誕生過程也公認有著相似的歷史。
另外,始祖鳥生就一雙大大的翅膀,存在的時間也不算短,要說它不會飛卻空長著一身漂亮的羽翼只是在地面上轉悠,這在道理上是講不通的。
不過,認為始祖鳥只能滑翔的觀點面臨著一個不利的事實。這是因為,出土始祖鳥骨骼化石的地方迄今為止都是些灌木叢生的平地。
始祖鳥最早是一八六一年在德國索倫霍芬的石灰岩地層中被發現的,而這一地區屬於水窪遍布的泥沼地帶,在這裡從未發現過高度超過三米的樹木化石。因此,誰也無法解釋始祖鳥是怎麼在只有灌木叢的平坦濕地中學會登高滑翔的。
再者,有的研究表明,始祖鳥的腳是抓不住東西的。如果真是這樣,這就等於是說,它既無法攀住樹枝,也沒辦法爬樹,更別提從高處進行滑翔了。
那麼,始祖鳥真的不能從地面上振翅而飛嗎?有關鳥類的比較權威的研究成果之一就是,只要觀察一下飛羽的形狀,這種鳥到底能不能飛便可立見分曉。比如鴕鳥這類不能飛的鳥,它的飛羽相對於羽軸是左右對稱的,而會飛的鳥,出於航空力學上的要求,長出的是左右不對稱的飛羽。我們知道,始祖鳥的飛羽相對於羽軸明顯地呈不對稱分布,具備了會飛的鳥的特徵。另外,它的飛羽的長度也足夠充分,類似於現在的依靠自己的力量展翅飛翔的鳥類。
而對「飛行可能說」有利的一個事實就是,始祖鳥的大腦中掌管視覺的部分很大,內耳的構造也相當發達。這表明它具有在飛行中所不可缺少的對空間的把握能力,因此,有的研究結果認為,飛行是始祖鳥日常生活的一部分。
同時,主張始祖鳥不會飛的人也不在少數。其根據就在於,鳥類為了飛起來,必須要具備很大的力氣將翅膀向前下方扇動。這個動作的力度越強,鳥類獲得的浮力和推進力就越大,因此,向下扇動翅膀的能力對於自主飛行是不可或缺的。而這個能力的大小取決於鳥的胸部肌肉。故而,鳥類的胸部都擁有厲害的胸大肌,可以用力地將翅膀向下扇動,而它們為了獲得這樣的胸大肌,其胸部骨骼就必須擁有發達的龍骨突。然而,始祖鳥卻並沒有這樣的龍骨突。因此可以想見,它的胸大肌單薄,翅膀的力量不足。
但是,鳥類還有另一種途徑可以讓自己飛起來,它未必非得用力揮動翅膀從靜止狀態一飛衝天,只要在地面上快速奔跑獲得初速度,它也一樣可以飛起來。飛機的起飛就是利用了這樣的原理,當今百分之九十的鳥類都是在「起飛」時依靠自己的腿部力量獲得初速度的。
始祖鳥的腿部力量應該足夠強勁,如果是平坦的地方,在它飛到低空後還會產生一種稱為「地面效應」 的現象,可以延長滑翔的距離。可這樣一來,人們也會產生一個疑問,它怎麼會膽敢選擇遍布水坑、深一腳淺一腳的低濕地帶作為棲息之所呢。
有的研究結果給予了當頭棒喝,它指出,從化石來看,始祖鳥的羽軸相對於長度而言過於纖細,不足以支撐體重。現在的鳥類,它們的翅膀強度都可以承受自身體重的六倍乃至十三倍的負荷,否則的話,它們將無法抵禦高空的強風或陣風,也不能承受自己激烈扇動翅膀的動作。
可是,我們已經知道,從其羽毛、骨骼和肌肉等方方面面來看,始祖鳥都只能承受自身體重零點五五倍的負荷,它的下一代孔子鳥則是零點三九倍。這可不是一個能在高空自在翱翔的飛行物體所應該具備的強度。一旦在高空遭遇了陣風或強風,或者自己的翅膀扇動得劇烈了一些,它的翅膀就有可能像一把廉價的陽傘那樣折斷。難以想像這樣的生物還能飛翔。
從侏羅紀開始,還有一種會飛的生物與始祖鳥共生共存,那就是翼龍。始祖鳥的推測體重有二百七十克左右,而它的這一鄰居,在收攏翅膀的靜止狀態時,有的傢伙的身高與當今的長頸鹿都幾乎不相上下了。
這種翼龍由於長著一條長長的脖子,它的外表通常被人拿來與長頸鹿相提並論,可是從出土的骨骼化石來判斷,它的體重應該超過了一百公斤,全部展開後的翼展寬達十一到十二米。這個塊頭抵得上一架塞斯納 了,而且還是食肉的。
以如此龐大的軀體來說,如果它實際上不會飛的話,它就別指望能過上以身姿靈巧的小動物為目標的食肉生活了。它在地面上的活動缺乏速度,重量偏輕的身體華而不實,在與大型生物的搏鬥中占不到任何便宜。這種巨大的翼龍,其存在本身就是一個超越了大型食草恐龍雷龍以及食肉的霸王龍的不解之謎。
在當今地球上繁衍的最大的鳥類要數漂泊信天翁了。這種鳥的雙翼展開後的幅度可達三點五米,它在飛行時可以巧借風勢調整雙翼的角度,使自己乘風翱翔。
風勢合適時它就順勢滑翔,在無風或風速恆定的情況下則適當地扇動翅膀,因為不這樣做就會輸給重力或空氣阻力,掉到地上去。不過,即使是這種鳥,它在起飛時也需要不停地扇動翅膀,拚命產生升力。飛上天后,假如風勢不作美,它還要繼續扇動翅膀,可這時的速率則會慢了許多。
振翅速率仰仗的是胸肌的力量,通過對包括漂泊信天翁在內的大大小小的鳥類的觀察,人們得出了一個耐人尋味的研究成果。那就是,翅膀的長度、體重以及胸大肌所產生的振翅速率之間存在著有趣的關聯性。
受制於肌肉的大小,振翅的速率總會存在瓶頸。翅膀越長、體重越大的鳥,就越無法快速地拍打翅膀。像漂泊信天翁這種大型鳥類,它的平均體重有十二公斤,即使在風速為零的條件下,它不藉助助跑,僅靠拍打翅膀也好歹能飛起來。可是,這已經接近了鳥類的極限,如果一隻鳥每天都需要頻繁地飛上天去,那它在起飛時就必須不能這麼辛苦,因此,體重十公斤就是一個上限。只有這種體重的小型鳥,它的振翅速率才會很快。
綜觀為數眾多的鳥類觀察的結果可以看到,對於利用滑行的初速度起飛、可持續進行巡航飛行的鳥類來說,它的體重上限是四十公斤。
在海面上空飛翔的鳥類很擅長藉助風勢進行滑翔,可它們在起飛時每秒鐘的振翅次數都很多,等到了巡航時,再把這個數字降下來。
起飛時的振翅次數相當於胸大肌所產生的最大輸出,而高空滑翔時所需的最低限度的振翅次數則是最小輸出。實際上,所有會飛的鳥都需要在這兩個值之間保持一個很大的跨度。可是,隨著體重的增加,兩個峰值之間的差距就會越來越小,在體重達到四十公斤時,最大值和最小值之間的差值就變成了零。體重大的鳥沒辦法在空中利用氣流進行滑翔,即便能夠升到高空,它也必須拿出和起飛時同樣的勁頭不停地拍打翅膀。
這一觀察結果所告訴我們的是,只要是生息在地球上的鳥類,體重超過四十公斤就將無法進行長時間的巡航飛行。隨著體重增加到四十五、五十甚至五十五公斤,振翅所產生的升力將不足以托起自身的重量,起飛也就無從談起。生物都逃不出這樣的宿命,如果其體形