恐龍留下了關于它們最大速度的線索,但我們知道哪種恐龍最快嗎?
在20世紀60年代中期之前,人們普遍認為所有恐龍都是冷血動物,行動遲緩。但在1964年夏天,由約翰·奧斯特羅姆(John Ostrom)領導的一個古生物學家團隊發現了恐爪龍(Deinonychus),這是一種長有鐮刀形大爪子的恐龍;重量輕的身體;還有強壯的腿。這塊化石表明這種動物既迅速又敏捷。
這一發現表明,有些恐龍既活躍又靈活。于是開始了“恐龍復興” —— 這一科學轉變重新定義了我們對恐龍的理解,表明許多恐龍比以前想象的要快。
那么,最快的恐龍是誰呢?
“最快的恐龍可能是似鳥龍下目(Ornithomimosauria),”倫敦自然歷史博物館的古生物學家蘇珊娜·梅德門特告訴我們。這些來自白堊紀晚期的細長的兩足恐龍通常被描述為像鴕鳥一樣,其特征表明它們是為速度而生的。
梅德門特說:“一般來說,如果你的四肢修長,肌肉附著在四肢的頂部附近,那么你的腿基本上就像一個鐘擺,這表明你可以相對快速地移動。”
要確定哪種恐龍跑得最快,我們可以求助于生物力學。在20世紀70年代早期,動物學教授羅伯特·麥克尼爾·亞歷山大通過將物理學和工程學應用于動物運動的研究,開創了生物力學領域。通過觀察現代動物,亞歷山大發現了腿長和步幅之間的聯系,可以用來估計動物的速度。
“動物走得或跑得越快,”亞歷山大斷定,“一般來說,它的步伐就越長。”亞歷山大被恐龍的復興所吸引,他把自己關于動物運動的知識帶到了恐龍的研究中。
多年來,研究人員一直在足跡上測量恐龍的跨步距離和腳的大小,并將它們與現有化石的已知腿長進行比較,以估計恐龍的速度。然而,梅德門特表示,這種方法并不精確。
此外,我們不知道這些恐龍在留下這些足跡時是否以最高速度移動,波士頓薩福克大學的古生物學家和生物學副教授尤金尼亞·戈爾德指出。“我們得到的真正好的足跡是在較軟的沉積物上,”戈爾德告訴我們。“但如果你曾經試過在泥濘中奔跑,你就會知道你可能沒有全速奔跑。”
英國曼徹斯特大學自然科學教授威廉·塞勒斯(William Sellers)補充說,因為足跡只能提供恐龍運動的部分快照,有時還會誤導人,“我們沒有關于最大速度的驚人準確數據。
因此,塞勒斯求助于進化機器人和生物力學建模,以獲得更準確的圖像。通過使用計算機生成的骨骼和基于物理的建模系統模擬恐龍的運動,塞勒斯預測了動物如何在三維空間中運動,從而對最大速度進行了更現實的估計。由于肌肉和肌腱等軟組織不會變成化石,塞勒斯必須估計肌肉的大小和質量。他聲稱他的估計是合理的,因為“脊椎動物的肌肉變化不大。”
塞勒斯用現代動物 —— 包括人類、鴕鳥和鴯鹋 —— 測試并驗證了他的計算機模型。知道模擬與現存物種的速度相匹配,他相信該模型將為非鳥類恐龍提供真實的結果。
在塞勒斯模擬的五種恐龍 —— 異特龍(Allosaurus)、秀頜龍(Compsognathus)、雙棘龍(Dilophosaurus)、霸王龍(Tyrannosaurus rex)和迅猛龍(Velociraptor)中,秀頜龍是最快的,時速約為39.8英里(64.1公里/小時),迅猛龍排名第二,時速約為24.1英里(38.9公里/小時)。這五只恐龍都是獸腳亞目恐龍 —— 一群主要靠兩條腿走路的食肉恐龍,體型從小到大不等。
塞勒斯告訴我們說:“我認為它們必須跑得非常快,因為它們的身體就是這樣構造的,而且它們是肉食者,它們要抓的肉不會到處都是。”“我猜這些小型獸腳亞目恐龍移動速度很快,因為對小型獸腳亞目恐龍最大的威脅可能是大型獸腳亞目恐龍,因為你畢竟很好吃。”
事實證明,秀頜龍是塞勒斯模擬的恐龍中速度最快的,但他只模擬了一小部分恐龍。與許多人的預期不同,他發現霸王龍是群中最慢的,每小時17.9英里(28.8公里)。霸王龍太大了,跑不動;它的質量會給骨頭帶來巨大的壓力,導致骨頭斷裂。然而,其他研究表明霸王龍的奔跑速度在每小時10到25英里(每小時16到40公里)之間。
像梅德門特和戈爾德一樣,塞勒斯更普遍地認為,最快的仍然是某種獸腳亞目恐龍,但確定最快的唯一方法是對所有獸腳亞目恐龍進行建模。
此外,制作模型非常耗時。塞勒斯解釋說:“你需要以逼真的姿態重建它,然后你需要把所有保存下來的部分都放上去。”“真正需要花很多時間的事情是鍛煉肌肉。因此,要真正制造出一件這樣的東西需要六個月到一年的時間。”
與此同時,考慮到鳥類是活的恐龍,戈爾德給出了這個問題的真正答案。
“如果你想要一個非常直接、簡單的答案,游隼是最快的恐龍,”戈爾德說。“它從空中俯沖下來。它的最快速度是200英里/小時(322公里/小時),比地球上任何能飛、能跑、能游泳的東西都要快。”
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