恐龙的进化

由:国际出版编辑有限公司

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圆顶恐龙厚头龙
加拿大自然博物馆

恐龙在中生代统治世界,中生代分为三个时期。在三叠纪时期,恐龙的祖先在进化。在晚三叠纪,世界上出现了第一批真正的恐龙。在侏罗纪时期,恐龙的数量增加了。到了白垩纪,许多不同类型的恐龙已经进化出来。

古生物学家研究不同种类的恐龙,以发现它们与其他恐龙的关系,并找出恐龙的祖先。这可以告诉科学家很多关于进化的事情。它还可以告诉他们一些关于恐龙生活的世界的事情。能够迁移的恐龙是相似的,但那些被隔离的恐龙进化方式不同。在历史上,恐龙和其他生物一直被划分为等级类别,使用一种称为林奈分类法的分类系统。如今,对恐龙关系的研究采用了一种称为分支学的方法,即利用共同的形态特征来重现恐龙进化的分支树。

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由于科学家对恐龙的信息不完全,当发现新信息时,恐龙的分类可能会发生变化。所以每一个新发现的恐龙化石都可能是解开恐龙进化和祖先信息的钥匙。

林奈分类法

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恐龙分类图
国际出版有限公司

在18世纪50年代,瑞典植物学家卡尔·冯·Linné(他的名字的拉丁形式Linnaeus)开发了一套分类所有生物的系统。每种生物都有两个学名,一个属,一个种。最先描述一种新生物(任何生物)的科学家给它命名。自从林奈开始使用这个系统以来,已经有超过一百万种物种被命名。

林奈体系中有一个学名,因为不同的语言对生物体的称呼是不同的。例如,家猫在德语中叫die Katze;法语的le chat;但英国、法国和德国的生物学家称之为Felis catus。

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在选择名字的时候,科学家可能会强调生物体的一个有趣的特征,或者以一个人或它被发现的地方来命名。所以,巨大的食肉恐龙雷克斯暴龙是统治其他恐龙的“蜥蜴暴君”。

在林奈体系中,相似的种分为属,相似的属分为科,相似的科分为目,相似的目分为纲,相似的纲分为门,相似的门分为界。

狗、土狼和狼都属于犬属。狐属和犬科都属于犬科。犬科和熊科,熊科,是食肉目(食肉动物)的一部分。食肉动物和人属于哺乳类(都是哺乳动物)。哺乳动物和鱼类都属于脊索动物门(有脊骨或脊索动物)。脊索动物和珊瑚是动物王国的成员。这些分类称为分类学(taxa,单数:taxon),对这些分类的研究称为分类学。

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用分支学分析进化关系

在过去的20年里,恐龙研究最活跃的领域之一是使用一种被称为分支学的新方法彻底地重新考虑它们之间的关系,这也被称为系统发育系统学。不同于林奈分类法,林奈分类法将生物分为不同的等级,分支学试图确定许多物种形成事件,这些事件导致了所有生物的分支,包括活着的和已经灭绝的。简单地说,分支学是一种分析群体之间的进化关系以构建其家族树的方法。

分支学根据共同的衍生特征(突触形态)对生物体进行分类,并使用一种叫做“简约”的哲学概念,该概念认为,最简单的分支模式(步骤最少的分支模式)最有可能接近真实的分支模式。使用分支学的科学家不会把生物体归入像林奈体系那样的嵌套类别,因为他们假设每个分支都是通过相同的简单的物种形成过程发生的。然而,各种各样的林奈分类仍然被广泛地用于将组放置到类别中,正如本书所做的那样。

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分类和演化

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查尔斯·达尔文
台塑/出租车/盖蒂图片社

在查尔斯·达尔文发表了他的进化论之后,生物学家们开始理解为什么生物会被自然归类。例如,犬科犬类的物种看起来彼此相似,因为它们都有一个共同的祖先。狐狸(Vulpes属)和狗(Canis属)看起来不太像,因为它们的共同祖先在更久远的时间。一个共同的祖先生活的年代越早,其后代必须进化和改变的时间就越长。

要证明两个物种有共同的祖先几乎是不可能的。但是,通过列出一系列特征,科学家们可以显示出两个物种有多大可能是有亲缘关系的。两个物种拥有的特征越多,它们就越有可能是密切相关的,而且这些特征来自共同的祖先。

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例如,麻雀和蝙蝠的手臂和手都是翅膀,但麻雀的翅膀和蝙蝠的翅膀就大不相同。麻雀的翅膀和蝙蝠的翅膀是分别进化而来的,并不是因为它们有共同的祖先。这就是所谓的趋同进化.另一方面,麻雀、鹰、鸵鸟和所有其他鸟类的翅膀都是一样的。这表明,今天的鸟类是密切相关的,来自一个共同的祖先。

恐龙的始祖

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异特龙注视着水中的圆顶龙
Vernall领域的房子

只有少数恐龙是通过完整或接近完整的骨骼而被发现的;几乎一半的已知物种仅以牙齿或骨骼碎片为基础。骨头的形状被用来分类恐龙。只有大约100种已知的恐龙遗骸可以研究它们之间的关系。

骨头很少变成化石。生物死后通常会腐烂并消失。古生物学家很难描述一个不完整的骨骼化石,也很难仅凭几块化石残骸就判断出这种动物的样子和行为。一种新恐龙的发现——或者一种鲜为人知的恐龙的新化石——可能会改变族谱。我们永远不会知道曾经生活过的所有不同的恐龙种群,所以它们的家谱永远不会完整。

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恐龙被归类为爬行动物,但并非所有的爬行动物都形成一个分支(包括一个共同的祖先物种和它的所有后裔物种)。爬行动物有两个分支。一个分支包括所有现存的爬行动物、恐龙、鱼龙、蛇颈龙和鸟类(蜥脚类)。另一个分支是哺乳动物和已经灭绝的类哺乳动物爬行动物(Theropsida)。鳄鱼目动物和鸟类之间的关系比它们与蜥蜴和蛇之间的关系更密切。它们属于一个较小的蜥脚类分支——祖龙。蜥蜴和蛇属于鳞翅目。祖龙的每只眼睛前面都有一个大开口。随着许多祖龙群的进化,这个反眶窗(“眼睛前面的窗户”)有时会关闭(鳄鱼目动物和后来的植食恐龙)或与鼻孔合并(翼龙)。这是异特龙和暴龙等大型掠食性恐龙头骨上最大的开口,

最早的祖龙是在二叠纪的岩石中发现的,形成于中生代之前。在中生代初期,当动物从世界历史上最严重的大规模灭绝中恢复过来时,祖龙扩张并迅速蔓延。这些最早的祖龙大部分都在三叠纪末期灭绝了,但翼龙、蜥龙和鸟臀目存活到中生代末期,而鳄鱼目存活到现在。三叠纪时期还没有发现鸟类,尽管最近在亚洲、欧洲和德克萨斯州发现了一些令人费解的三叠纪类鸟动物。

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始祖进化

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祖龙从类似蜥蜴的动物变成了把腿直接放在身体下面的动物,比如恐龙
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在祖龙之间发生了两个重要的进化变化。它们从蔓生的蜥蜴状动物变成了把腿直接放在身体下面走路的动物。另一个变化是从像蜥蜴一样的冷血动物的新陈代谢(身体使用能量的方式)转变为像鸟类一样的温血动物的新陈代谢。这些变化并不是发生在所有的祖龙身上,但却发生在恐龙身上。鳄鱼是唯一存活下来的没有发生这些变化的动物;鸟类是唯一存活下来的鸟类。

温血动物可能在恐龙-鸟类进化枝的早期就出现了,所以几乎所有的恐龙都是温血动物。这种特征可能是由恐龙和鸟类共同的祖先遗传而来的。或者,这些变化可能发生在恐龙和鸟类分离之后,所以只有少数高级掠食性恐龙是温血动物。

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恐龙的祖先进化出了强壮的脚踝。这种脚踝出现在翼龙、恐龙和鸟类身上。Lagosuchus、Lagerpeton和Pseudolagosuchus都是体型较小的两足祖龙(它们用两条腿行走),脚踝发达,其他特征表明它们与恐龙关系密切。

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