蛇颈龙很可能利用四只鳍统治了世界

关于恐龙运动的一场辩论。

蛇颈龙在水中移动的策略无疑非常有效。这些掠食者称霸了中生代,其生存时间是人类存在时间的数千倍。

但科学家们仍在努力弄清楚这些史前尼斯湖水怪究竟是如何移动的。大家都同意它们是游泳的——它们巨大的、类似乌龟的鳍状肢不适合飞行或在陆地上笨拙地行走。但研究人员对于是四肢都参与了推进,还是只有前肢完成了大部分工作,意见不一。为了弄清楚这一点,南安普敦大学的科学家们建造了一个仿真的蛇颈龙鳍状肢机器人模型。至少在他们的模型中,使用四肢是最高效的移动方式。

尽管这种移动方式效率更高,但当今没有动物使用这种策略。如果没有对蛇颈龙的研究,我们可能就错过了进化过程中的一个秘密。卡尔加里大学古生物学家Darla Zelenitsky说:“我们常常可以从这些动物身上学到东西,因为它们可能采用了比人类已开发技术更有效的新颖方式。”

由于没有人能回到过去观察蛇颈龙的移动方式,科学家们不得不一丝不苟地重现这一场景。然后,他们测量了每种可能的鳍状肢配置的效率,因为自然选择倾向于选择能够快速轻松移动的动物。

首席作者Luke Muscutt根据英国萨默塞特郡和布里斯托尔博物馆的一些蛇颈龙化石建造了模型。他特别依赖萨默塞特郡博物馆的一具保存完好的鳍状肢骨架,这具化石以一种保存了鳍状肢完整性的角度化石化。英国渔民于 2003 年发现它并直接送到了博物馆,因此 Muscutt 知道维多利亚时代的科学家没有用其他动物的骨头来填补缺失的骨骼。Muscutt 还对海龟、海狮和企鹅进行了 X 光检查,以了解现代动物如何应对运动问题。

在 Muscutt 计算出鳍状肢的工作原理后,他将其输入 3D 打印机,打印出了古代恐龙肢体的塑料模型。研究人员对这些“桨叶”进行了测试,并测量了不同运动方式对它们推动水的量的影响。他们还测量了在改变前肢和后肢的转向和推进程度时效率的变化。

Muscutt 和他的团队发现,当机器人蛇颈龙使用所有四肢时,鳍状肢的推进力增加了 60%,运动效率提高了 40%。他说:“我感到惊讶的是,我们取得了如此显著的效果。”“即使我们可能高估了,但仍然有很大的改进空间。”

这些结果与 2015 年的一项研究相矛盾,该研究发现蛇颈龙主要依靠前肢移动,而后肢用于操纵和稳定。该研究的科学家们创建了一个虚拟蛇颈龙,并在虚拟水中进行了模拟。他们认为,计算机模拟允许更大范围和更多样化的运动。“我不认为关于蛇颈龙游泳的讨论已经结束,”诺丁汉历史博物馆自然科学馆长、2015 年研究的作者之一Adam Smith说。“我毫不怀疑蛇颈龙用后肢游泳——我们的模拟也显示了这一点。但问题是,后肢在推进和操纵中分别占多大比例?”

他说,新研究提出的运动方式会让恐龙失去平衡,但他补充说,他希望回到并以不同的速度测试计算机模型。“在某些情况下,不稳定的运动可能仍然有利,例如扑向猎物或躲避捕食者,”他说。

无论蛇颈龙如何移动,它们都能很好地捕食古代乌贼并逃避巨型鲨鱼。“它们所做的事情显然非常出色,”Muscutt 说。“它们在数百万年里遍布世界各大洋。”

 

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艾伦·艾哈特是一位作家,也是一位热爱泥土的人。她为 Wirecutter 撰写有关应急准备和清洁的内容。她还创办了一个名为“植物犯罪”的独立播客,联合主持另一个名为“植物读书会”的播客,并为《流行科学》撰写园艺专栏。她是她布鲁克林社区花园的植物委员会负责人,并作为志愿者参与“女孩写作社”组织。


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