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恐龍跟現代鳥的走姿相似

我們知道在幾百萬年前恐龍就統治著地球,但它們如何行走仍舊是一個謎。

我們的調查顯示,一些恐龍的運動姿態與現代地面活動的鳥類的姿態有些許相似之處。我們觀察了獸腳亞目恐龍,這是一種典型的像霸王龍一樣用後肢走路的兩足動物。

在《皇家學會界面》報紙上發表的研究中,我們將一組從美國維吉尼亞州(Virginia)庫爾佩珀(Culpeper)的一個採石場發現的一個兩億一千一百萬年前的獸腳亞目恐龍的腳印數據,與對應的人類及11種在地面活動的鳥類(例如鵪鶉、鴯鶓和澳大利亞叢林火雞)的類似的運動數據進行比較。

這是首次在運動層面將3組兩足動物進行比較。此外,我們還特地關注了步寬,即在運動過程中左右腳相隔的距離。

人類、鳥類和已滅絕恐龍的腳印。

對於現代物種我們直接進行測量,而對於已滅絕的獸腳亞目恐龍則用步長作為近似指標,從而將動物的步寬和速度進行了對比。

從走到跑

三組實驗都反映了步寬與速度成反比。換句話說,動物跑得越快,左右腳越向中線靠攏,在它們跑得最快時,左右腳甚至在中線處交叉。

所以這也告訴我們留下這些腳印的獸腳亞目恐龍至少遵從現代兩足動物的基本運動法則。

有意思的是這3組在速度與步寬成反比的方式上各有千秋。

人類突然加速時步寬的變化與鳥類和恐龍的對比。

人類在從走變為跑時,步寬有一個驟減的過程。換句話說,每當我們跑起來時,我們突然就拉近了兩腳間距。

但現代鳥類和滅絕的獸腳亞目恐龍就沒有這種步寬驟減的過程。相反地,它們的步寬隨速度的增加是逐步變短的。

這種相似和差異表明已滅絕的獸腳亞目恐龍移動起來更像鳥類而非人類。

此外,先前也通過許多其他的測量方式來體現鳥類運動隨速度變化而發生的持續逐步的改變,例如步長和頻率。

因此鳥類具備所謂的「持續運動技能」——它們走和跑不像人類一樣是區分開的,而是無縫轉換的。

留下這個腳印的已滅絕的獸腳亞目恐龍很可能採用了類似的持續運動方式。

在美國科羅拉多(Colorado)恐龍脊(Dinosaur Ridge)發現的典型恐龍足跡。

深入認知

這項調查在3大方面改變了我們對於獸腳亞目恐龍運動的認知。

首先,進行連續的運動行為對於獸腳亞目恐龍是有益的,比如讓它們在維持穩定性的情況下一點點加速可以減少骨骼和肌肉的壓力。

其次,如今被用來刻畫現代鳥類的獨特運動方式極有可能就是從它們的獸腳亞目祖先那裡遺傳的,這就體現出鳥類和恐龍展示出的相似點比當初預期的要多。

第三,這項研究幫助我們對於當年的獸腳亞目恐龍有了更深一步了解。我們知道肢體更替的運動方式可以在獸腳亞目恐龍的行進過程中增加穩定性,而且它們的行走和奔跑姿態都與人類不同。

恐龍和鳥類的運動姿態對於改善它們的視力也非常重要,尤其可以通過增加在豎直方向上頭部的穩定性來達到這個目的。

如果我們想建造獸腳亞目恐龍(比如霸王龍)的運動生物機械模型,用來解決像恐龍的最快速度和耐力等問題,這點必不可少。

同樣地,如果我們想在電影、動畫片、計算機模擬和一些其它形式的大眾文化中精確地描繪出這些恐龍的形態,這也相當重要。


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