动画化石正在帮助科学家重新发现已灭绝的物种

将卡通与古生物学相结合,可以向我们展示恐龙是如何移动的。

谁能忘记史蒂文·斯皮尔伯格1993年的第一部《侏罗纪公园》电影?我们当时多么热切地期盼着那声震天的霸王龙的咆哮?或者为腕龙缓缓走来时那庞大的身躯而倒吸一口凉气?在此之前,动画从未如此逼真和可信。我被迷住了——这就是我想做的事情。动画师的职责是设计生物或角色的动作。我曾从事电影视觉特效行业15年,在这方面我的技能很有用——如果导演想让他塑造的英雄被一条四头六足的龙攻击,我就可以利用我对现有生物解剖学的知识和我对物理学的理解来设计它的动作。当我转入学术界时,我发现这项技能在研究实践中似乎没有立即的用武之地。

然后我意识到,它在重建已灭绝的物种方面可能很有用。没有真实的动物可供研究,艺术家必须弥合骨骼与生物完全成型的外观之间的鸿沟。自第一批化石被发现以来,古生物艺术家——已灭绝物种的插画师一直在做这件事。

然而,古生物艺术家关注的是生物的外观,而我想专注于它的运动,将现有的知识和技能与对当前古生物学发现的详细研究相结合,以尽可能准确地制作该物种的动画。通过专注于科学——这是专业动画师很少有时间做的事情——并从骨骼开始构建,我可以更深入地了解这种生物以及它的运动方式。

苏格兰的始祖鸟 guy

今年是著名苏格兰动物学家达西·汤普森(D’Arcy Thompson)的著作《论生长与形态》(On Growth and Form)出版100周年,他曾是邓迪和圣安德鲁斯大学63年的自然历史学教授。因此,在2017年为他位于邓迪博物馆的众多动物学标本藏品中的一枚化石制作动画是恰当的。

D'Arcy Thompson
达西·汤普森,邓迪和圣安德鲁斯大学63年的自然历史学教授。ongrowthandform.org,作者提供

我被吸引到一枚稀有的柏林标本始祖鸟的复制品——它是现代鸟类最早的祖先之一。始祖鸟是进化史上的一个标志,它帮助展示了从恐龙到鸟类的过渡,并支持当时新提出的进化论。汤普森在他的书中提到了这一点,描述了始祖鸟的髋骨如何被操纵形成更晚期白垩纪(Late Cretaceous)的鸟类Apatornis的髋骨。

这块化石不仅在科学上至关重要,而且是发现的最美丽的化石之一,它的翅膀高举,呈现出天使般的姿势。首先,这脆弱的化石被激光扫描,然后导入我们的计算机动画程序Maya

正确动画的关键在于骨骼,幸运的是,复制品让我能够清楚地看到四肢骨骼的大小和形状。然后我研究了鸟类的运动,观察了鸡、山雀、麦鸡、秃鹫、喜鹊和乌鸦。始祖鸟的大小与乌鸦差不多,所以我从它们身上借鉴了运动速度,尽管它们像鸡一样,有着长腿,是为行走而生的。

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达西·汤普森动物学收藏中的柏林标本始祖鸟的复制品。Shutterstock

而这些现代鸟类与其侏罗纪(Jurassic)的祖先之间存在差异;始祖鸟的长尾巴意味着它的重心和腿部姿势会不同。在一次访问伦敦皇家兽医学院(Royal Veterinary College)时,我接触到了XROMM机器,它可以在动物运动时对其进行X射线扫描——这是动画制作中一项极其有用的资源。

社交媒体反响

从X射线扫描到动画测试,我开始观察一种运动如何适合始祖鸟的比例。然后我想,在Twitter上发布我的作品可能会很有趣,于是我制作了自动播放的动画GIF文件。接下来,我决定“劫持”古生物学标签#fossilfriday ,并在背景中加入化石复制品的3D扫描图发布了我的动画。它们不仅广受欢迎,而且古生物学家和古生物艺术家还给了我宝贵的反馈,帮助我完善我的动画。

当著名的古生物艺术家斯科特·哈特曼(Scott Hartman),他发表了多篇科学论文,将我的行走描述为“非常扎实的始祖鸟行走周期”,这真的让我很高兴。

最受欢迎的动画GIF是骨骼逐一从化石中显现,然后活过来的场景。当一只动物在你眼前重塑,破碎的东西变得完整,死去很久的灭绝物种复活,这其中有一种神奇的力量。这是每个恐龙爱好者都想看到的。

那么,始祖鸟是如何飞行的呢?它可能有翅膀帮助跳跃和奔跑,从树上滑翔而下,或者帮助它攀爬。甚至有一种理论认为,始祖鸟像蛇蜥(basilisk lizard)一样在水上奔跑,用翅膀防止自己沉入水中。

目前还没有明确的共识,所以最终的动画更多地是对当前想法和理论的探索。我的始祖鸟扇动翅膀跳跃捕捉蜻蜓,然后张开翅膀奔跑扑腾,最后滑翔回地面。

但是,将动画化的始祖鸟与化石联系起来很重要,以增进对该动物的理解,而不是让它喧宾夺主或分散注意力。动画被投影到一个包含化石复制品3D打印件的亚克力棱镜上,提供了一种全息效果,骨骼似乎从化石中浮现,重构成动物,然后再次消失,让观看者以新的视角看待化石。

关于始祖鸟,仍有许多未知。随着新标本的发现和新证据的出现,艺术作品需要反映这些变化。就像科学家一样,古生物艺术家也需要根据新证据改变他们的观点。所以,总有一天我会回到我的始祖鸟身上,让它再次飞翔。

布伦丹·博迪(Brendan Body)是邓迪大学的动画讲师。本文最初发表在theconversation.com上。

 

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