@ 2017.08.18 , 22:00

恐龙像现代鸟类一样行走

我们知道数百万年前恐龙统治了整个地球,但他们如何行走的仍然成谜。

我们的新研究表明某些恐龙的运动与今天某些地栖鸟类有大量相似之处。我们研究了兽脚类恐龙,这是一种典型的两足动物,用后肢行走,像霸王龙那样。

恐龙像现代鸟类一样行走
credit: 煎蛋小编&画师樂米張

在我们发表在英国皇家学会界面杂志的研究中,我们从美国弗吉尼亚州库尔佩伯的一个采石场拿到了2.11亿年前两足动物足迹的测量数据,与人类和11种地栖鸟类的类似测量数据进行了比较,比如鹌鹑、鸸鹋以及澳大利亚灌木火鸡。

这也是首次同等比较三组两足动物的运动。特别的,我们着重于步宽这一参数,即运动中左脚和右脚的间距。

三组两足动物的步宽示意图

我们比较了动物的步宽与行进速度,对于现代鸟类我们是直接测量的,对于灭绝的两足动物我们利用了步长做近似。

从走到跑

在三组动物中,都是随着速度加快,步宽减小。换言之,随着动物移动速度的加快,左脚和右脚的落脚点也与身体中心线越来越近,在最快速度之下,双足甚至在中心线上交叉了。

这就告诉我们留下足迹的灭绝两足动物至少服从与现代鸟类一样的一般原理。

但有趣的是,三组动物随着速度增长,步宽减小的方式却不同。

三组动物的步宽随步速变化的图

人类在从走到跑的转变时候,步宽会急剧减小,也就是说,当我们开始跑步,就会突然将两只脚放得靠近身体中心线。

但现代鸟类和灭绝两足动物则没有这种急剧变化,而是随着速度增加逐渐减小步宽。

这种具有共性和差异性的模式表明灭绝两足动物运动的方式更像是现代鸟类,而不是人类。

进一步的,先前在鸟类其他的诸多运动测量数据中,也观察到了速度的渐进或者连续变化,比如步长和步频。

鸟类由此具有所谓的“连续运动谱”,即走和跑并非界限清楚的步态(人类则是界限清楚的),而是无缝过渡。

留下足迹的灭绝两足动物可能也具有类似的连续运动行为。

更好的理解

这一研究从三个方面改变了我们对两足动物运动的理解。

第一, 具有连续运动行为对两足动物有好处,可以使他们稍微跑得更快的同时维持稳定性,减小骨骼和肌肉压力。
第二,现代鸟类特有的运动行为可能实际上部分继承自他们的两足祖先,展现出鸟类和恐龙之间比先前所认为的更多的相似性。
第三,这一研究帮助勾勒出灭绝两足动物生前的情景。我们现在知道一边到另一边的肢体运动对于增强两足恐龙运动时的稳定性至关重要,两足动物也并未使用类人的行走和跑动步态。

恐龙和鸟类的运动步态可能也通过增强头部稳定性改善了视觉灵敏度,特别是垂直方向的。

如果我们想创建两足动物运动的生物力学模型来处理最大速度或者耐力等问题,比如霸王龙的,这就很有帮助了。

如果我们想确认电影、动画、计算机模拟以及其他流行文化形式中对这些恐龙的刻画是否准确,这也很有帮助。

论文原文: DOI: 10.1098/rsif.2017.0276

本文译自 conversation,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。 Christofer Clemente(阳光海岸大学)&Peter Bishop(格里菲斯大学)


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