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港大研「恐龍擺尾」揭飛鳥進化奧秘

　香港文匯報訊（記者龐嘉儀）從古人製造第一隻風箏，到萊特兄弟發明飛機，都反映人類對飛翔天際的渴望，而雀鳥的形態更一直被借鑑用作設計飛機。香港大學地球科學系助理教授（研究）文嘉棋及其研究團隊，針對恐龍以至現今雀鳥尾巴的構造，收集大量化石及相關樣本數據，並透過生物力學電腦程式模型，首次成功將不同動物物種的尾巴柔韌度演化過程復原，揭示在有關進化流程中，尾骨的特性包括長度、直徑、重量、韌度等，對於恐龍保持平衡以及雀鳥飛行的重要性。有關研究除是動物脊椎形態進化的新突破，更可望為現代飛機設計帶來啟示，相關論文今日會於國際知名網上期刊《PLOS ONE》發表。
　包括暴龍等的兩足肉食性恐龍（或稱獸腳類恐龍），可說是現今雀鳥億萬年前的祖先，而隨著之後的進化，雀鳥的尾巴變得比其遠祖更短更韌，助牠們飛得更出色。
蒐化石量脊椎短尾有利飛行
　文嘉棋（Michael Pittman）及來自英國倫敦大學學院、皇家獸醫學院與美國布朗大學的研究人員，花4年時間收集了約30個相關動物物種的化石，集中量度不同物種的脊椎及尾骨尺寸，以了解這些尺寸對生物脊椎關節的柔韌度有何影響。研究最終取得近4萬個樣本，並透過特設的電腦程式，利用幾何和生物力學組成模型，把早期的兩足肉食性恐龍，至現今雀鳥的尾巴柔韌度演化過程加以復原。
　物種尾巴的結構和功能取決於不同而重要的指標，包括長度、直徑、尖幼度、重量和是否有助空中活動的羽毛；而是次研究重點之一，是揭示恐龍尾巴演進的特點。文嘉棋指，兩足肉食性恐龍及其後的演化物種，於尾巴形狀和功能上有明顯差異；早期恐龍的尾巴長而強壯，有助保持平衡；而現今雀鳥的短小尾巴則有助控制飛行，尤其在著陸和轉彎時發揮功用。
印證「今鳥飛行勝遠祖」說法
　他解釋，恐龍尾巴在早期進化階段，關節續漸變得柔軟，最初有助支撐體重和保持平衡，不必不斷地作調整變成適合透過動作去保持平衡，如走鋼線一樣。但在後來雀鳥的進化中，關節逐漸變韌，這令雀鳥的肌肉變得更大力，從而讓牠們那變短而帶更多羽毛的尾巴，在飛行時製造出更大的上升力。而相對於遠古雀鳥和其恐龍祖先，後期及現今雀鳥的尾巴有著更大的活動範圍，令牠們能對尾羽的飛行活動面的形狀和角度作出更大幅度的調整。因此，後期的雀鳥能運用更大範圍的飛行動力，印證了「現今雀鳥比遠古的祖先是更精煉更靈活的飛行動物」的說法。
研究論文今刊《PLOS ONE》
　文嘉棋又指，自早白堊紀的遠古雀鳥開始，雀鳥擺動尾巴的能力至今已經歷了約1億2,500萬年的進化，而是次研究為了解尾巴的形態演化帶來新突破，他亦構建出原始鳥類脊椎形態演化復原圖，為學界帶來更全面參考，有關研究論文今日將於《PLOS ONE》網上刊登。
　是次研究是文嘉棋於倫敦大學學院的博士論文項目，他及團隊以4年時間，走訪英、美、加拿大、內地的遼寧、河北、內蒙古的博物館及沙漠等地，採集樣本及數據。從小於英國長大，但母親為香港人的他坦言，從小對地質學及恐龍研究有興趣，亦喜歡到西貢爬山。他又指，雀鳥的飛行能力與現代航空息息相關，期望是次研究除有助學界了解進化論，亦能為未來的飛機設計帶來靈感。

2013-6-21 11:17 AM