侏罗纪公园之类的电影可能会让人觉得我们对恐龙了如指掌,包括它们过去如何行走或奔跑。但要弄清楚灭绝的生物如何移动身体实际上极其困难。 现在,计算生物力学和所谓的“预测模拟”的有效结合正在帮助填补这些机车知识空白。 为了复制生活在约 2 亿年前的三叠纪恐龙Coelophysis bauri的动作,一支由拥有不同专业知识的研究小组开发了一种新颖的 3D 模拟程序。根据他们的研究结果,像C. bauri这样的小型两足恐龙很可能在行走或奔跑时摆动尾巴——类似于人类摆动手臂的方式。他们重现了不同肌肉如何相互作用,并观察了C. bauri的步态和动量如何受到尾巴运动的影响。 事实证明,尾巴可以调节角动量和效率,从而减少恐龙身体的肌肉压力。研究小组认为,这种机制可能也适用于其他恐龙。这项研究发表在《科学进展》上。 进化生物力学家、合著者彼得·毕晓普告诉《生活科学》杂志,此前,古生物学家大多认为尾巴只是一种被动平衡,可以抵消恐龙头部和颈部的重量。他补充道:“我们对此并没有抱有真正的期望或假设。我们假设[尾巴]只是垂在那里。” [相关:恐龙的味道是什么样?] 为了确保他们的模型与现实生活中的生物力学一致,该团队首先用它来模拟一种名为 tinamous 的鸟类,这是一种优雅的中美洲和南美洲鸟类,其解剖结构与双足恐龙相似。当他们确定他们的模拟可以忠实地复制鸟类在现实生活中的身体动作时,他们将模型转向了C. bauri恐龙。 为了真正了解尾巴的重要性,研究小组重复了模拟,但从模型中移除了恐龙的尾巴。模拟的C. bauri必须以不同的方式移动骨盆。“当我们砍掉尾巴时,恐龙实际上必须摇动臀部来弥补尾巴的损失,”毕晓普告诉《卫报》 。 无尾恐龙还必须增加 18% 的肌肉力量,这表明尾巴也有助于保持较低的能量消耗。当团队重复该模型并迫使尾巴不同步时, C. bauri再次必须真正提高其能量消耗才能以相同的速度行进。 “看到强大的计算生物力学方法应用于恐龙运动,总是一件好事,”朴茨茅斯大学脊椎动物古生物学家尼扎尔·易卜拉欣 (Nizar Ibrahim) 对Gizmodo说,他与最近的研究无关。易卜拉欣是发表在 《自然》杂志去年发表了一篇论文,展示了巨型恐龙埃及棘龙可能使用尾巴帮助游泳。他补充说,像这种 3D 模拟这样的新研究为越来越多的研究提供了支持,即“恐龙尾巴比以前假设的更具活力和复杂性”。 现在他们已经准备好了这种模拟,Bishop 希望将其应用于所有类型的古代生物。“我们现在准备探索大量其他已灭绝生物的运动和其他行为,而不仅仅是恐龙,”Bishop 告诉Gizmodo 。“几乎任何东西都可以。” |
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