黑白花,红冠子,恐龙原来是这样的颜色

2021-04-08 15:49:16    来源:物种日历
黑白花,红冠子,恐龙原来是这样的颜色

  翻开恐龙图鉴,可以看到五颜六色的恐龙,但现实中走进博物馆看到的恐龙化石,却仅有一堆骨头。就算在极为稀有的情况下,化石的皮肤等软组织虽然有所保存,但因为长年与周围矿物代换以及变质的关系,也往往不能显示出存活时的真正颜色

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  发现于美国蒙大拿州的霸王龙皮肤化石 | Bell, Phil R. et al / Biology Letters (2017)

  由于这些限制,过去科学家对于恐龙的颜色只能靠推测,但最近随着我们对羽毛化石内部结构的理解,现在已经可以复原某些恐龙身上的色彩,甚至有一种恐龙,科学家几乎完成了它全身的“涂色”,那就是赫氏近鸟龙(Anchiornis huxleyi)。

  色素体——化石的显色剂

  在了解赫氏近鸟龙之前,先让我们来简单回顾一下恐龙色彩在过去是怎么推测,以及科学家是如何得知恐龙生前颜色的黑科技吧!

  过去对于恐龙颜色的猜想,大多是根据亲缘关系或生态环境来判断。亲缘关系也就是找它们的近亲,例如恐龙是爬行动物,因此上色多半会参照现代的鳄鱼、蜥蜴等的颜色来复原,所以就产生了许多腹部白色、背部褐色或绿色的恐龙。如果依赖生态环境复原,大型的植食恐龙就会比照现代的犀牛、河马、大象来上色,所以图鉴里的恐龙,大半都是灰蒙蒙的色调。

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  早期恐龙复原的颜色往往十分单调 | Pixabay

  但随着恐龙演化成鸟类的化石证据越来越多,而鸟类又是现代色彩最丰富的脊椎动物类群之一,一些恐龙也开始被涂上较为鲜艳的色彩。生态上,最早的花朵在可能于侏罗纪晚期到白垩纪早期出现,如果花朵已经开始点缀大地,某些恐龙也可能会演化出较为鲜艳的颜色来作为保护色。

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  鸟类的色彩鲜艳,它们的祖先恐龙是否也穿着辣眼彩色时装呢?| Pixabay

  随着中国辽宁的热河生物群的发现,世人开始认识到许多恐龙并不像鳄鱼或蜥蜴这样满覆鳞片,而是像鸟类一样全身毛绒绒,甚至有些还有类似鸟类翅膀的片状羽毛。科学家们运用电子显微镜的技术,发现了埋藏于恐龙羽毛中的色彩秘密。

  在一些恐龙羽毛之中,可以发现大量的杆状或圆球状结构,有些紧密而整齐排列,有些则杂乱无章。一开始许多科学家认为这应该是某种细菌,寄生在羽毛中或是分解羽毛为食,但通过和现生动物的羽毛、皮肤甚至乌贼墨汁的对比,科学家们发现这是一种称为色素体的细胞结构,杆状的称为黑色素体,产生黑色、灰色等暗色系颜色;球状的则是褐色素体,产生褐色以及红色等较浅的颜色。通过这个发现,科学家对赫氏近鸟龙身上的羽毛进行了全身大扫描。

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  赫氏近鸟龙化石各部位所发现的色素体化石 | Li et al./ Science (2010)

  第一只全身颜色复原的恐龙

  赫氏近鸟龙是一种小型的兽脚类恐龙,体长仅有不到40厘米,是目前发现最小的恐龙之一。和许多典型的热河生物群白垩纪早期恐龙一样,赫氏近鸟龙全身也被羽毛覆盖,不过它的生存年代要更早一些,来自1亿6000多万年前侏罗纪的晚期,比始祖鸟的年代还要早。

  赫氏近鸟龙的属名代表“接近鸟”的意思,因为这种恐龙身上具有许多非常接近鸟类的特征,加上它生存年代久远,对填补恐龙演化成鸟类阶段的空白有着重要的意义;种名的赫氏则是为了纪念著名演化生物学家赫胥黎,他是最早通过始祖鸟化石,提出鸟类可能演化自恐龙的人。

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  赫胥黎是死忠的演化论支持者,有“达尔文的斗犬”的绰号 | Wikimedia Commons

  赫氏近鸟龙的前肢和后肢上都有片状羽毛的分布,因此像小盗龙(Microraptor)一样是一种四翼恐龙,但它的手臂较短,加上手臂上的羽毛对称,而不像现今鸟类有着较长的前肢和不对称的飞羽。通过这些形态,科学家判断赫氏近鸟龙的飞行能力有限,可能只有简单的滑翔能力,是恐龙朝向蓝天飞翔的一个原始阶段。

  除了演化上的重要意义,赫氏近鸟龙更是第一个进行全身色彩复原的恐龙,因此对恐龙的颜色复原是个重要的里程碑。

  通过电子显微镜的运用,可以发现赫氏近鸟龙身上有大量杆状的黑色素体,而翅膀上的分布则呈现条带状,代表某些没有黑色素体分布的地方,可能是白色的条纹。赫氏近鸟龙头上还有个羽毛构成的头冠,头顶羽毛里分布的是褐色素体,表示头冠是较为鲜艳的红褐色,可能在它生前用来区分同类或吸引异性。

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  赫氏近鸟龙的全身色彩复原 | Li et al./ Science (2010)

  恐龙时代的景色还原

  随着色素体研究的成熟,现在我们了解了越来越多恐龙的颜色。而且不局限于羽毛,在恐龙的皮肤或骨板上,也能进行色素体的研究,从而使我们更加了解这些恐龙的长相。例如在加拿大找到的甲龙类,背上的铠甲也发现了色素体,鹦鹉嘴龙的皮肤里也有色素分布。

  不过根据色素体的研究,目前我们只能确认黑色素体代表的黑色系以及褐色素体的红褐色系,再加上没有色素体分布的位置(白色),除了这三种颜色外,我们能不能找到其他恐龙颜色呢?事实上,现代鸟类的羽毛除了色素体生成的颜色外,还有很大一部分的色彩仰赖所谓的“结构色”,也就是通过羽毛表面的微结构,吸收不同波段的可见光,来呈现出不同的色彩。

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  不同的鸟类羽毛产生颜色的原因 | Arindam Roy et al. / Biological Reviews (2019)

  目前在恐龙中也有发现这种羽毛结构,例如著名的四翼恐龙小盗龙身上的羽毛,小盗龙猛一看虽然是满身黑,但在阳光照耀下却会反射出金属般的彩色光泽。“五彩斑斓的黑”,可谓是对甲方友好的恐龙了。

  但这一切还不是终点,因为现代鸟类还有许多颜色是来自饮食或是特殊的化学成分,这些物质难以长期保存,因此科学家们还无法确认恐龙,是否也会通过这些方式来呈现特殊的颜色。想要更加逼真的复原恐龙时代的景色,还需要更完整的化石保存或是更精密的探测技术。

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  各种参与了“恐龙是什么颜色的”研究的羽毛与甲壳化石,除了赫氏近鸟龙,还有顾氏小盗龙(M. gui)、巨嵴彩虹龙(Caihong juji)、始孔子鸟(Eoconfuciusornis zhengi)等 | Arindam Roy et al. / Biological Reviews (2019)

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  结构色之美

  绿孔雀

  红喉北蜂鸟

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