步长比较恐龙和现代两足动物之间的运动生物力学

步长比较恐龙和现代两足动物之间的运动生物力学

还记得经典的植绒现场从侏罗纪公园?艾伦和孩子们正走过绿草如茵的平原。一群像鸵鸟一样的恐龙出现了。艾伦(Alan)惊讶于他们的运动与一群鸟有多么相似,而孩子们则更担心他们朝着他们的方向聚集…

如何恐龙的举动,当然,引人入胜,而且还提供了重要线索,从进化的角度理解运动生物力学。在《接口》(Interface)七月号上发表的一篇论文表明,我们今天看到的鸟类运动在它们首次出现在地球上之前就已经开始进化了大约五千万年。

作者研究了超过2.1亿年前灭绝的兽脚亚目恐龙留下的化石足迹。兽脚亚目,被认为是现代鸟类的祖先,包括所有食肉恐龙,如霸王龙和迅猛龙。他们都用两条后腿走路,使身体的前部与长长的尾巴保持平衡。

该研究中使用的化石足迹全部来自美国弗吉尼亚州的一个地点,据估计约有2.11亿年的历史,处于恐龙时代的早期三叠纪。该地点之所以独特,是因为脚印是由活跃地加速或减速的动物制成的,这意味着可以在各种速度范围内研究运动行为。

步长比较恐龙和现代两足动物之间的运动生物力学

步长比较恐龙和现代两足动物之间的运动生物力学

这组作者测量了步幅,或者在运动过程中脚彼此分开的宽度,并将化石测量结果与现代两足动物(人类和鸟类)的测量结果进行了比较。他们发现,所有组的步幅都随着速度的增加而减小,这意味着当他们加速时,他们倾向于将脚放到身体中线附近。

但是,尽管步幅随着恐龙和鸟类的速度而逐渐减小,但随着人类从步行转为跑步,步幅突然改变(尖锐和突然减小)。

分析轨道以确定步幅和步幅长度。信用:皇家学会
在鸟类和人类中,这种类型的图案以前已经被观察到并描绘出相同的图画:人类具有明显的步行和奔跑步态。相反,鸟类则没有。随着鸟类移动得更快,步行会平稳地过渡为跑步,经过中间的地面跑步步态(鸟类正在跑步,但永远不会双脚同时离开地面)。

这项研究表明,兽脚类动物表现出与当今鸟类相同的连续运动行为,这表明现代鸟类独特的陆上运动曲目在恐龙历史的早期就开始演化。

主要作者彼得·毕晓普(Peter Bishop)是自称是恐龙的坚果:

“我一直想研究恐龙和其他史前动物。但是我也对数学和物理学怀有强烈的热情,而恐龙生物力学正是这些领域相交的地方。”

他在评论未来的工作时说:“最好找到其他显示化石兽脚类动物足迹的地点,这些地点表明它们在加速或减速,因此我们可以测量不同的参数以获得进一步的洞察力。此外,有关现代鸟类运动的更多实验研究在不同种类的基质上,坚硬的地面,软泥,松散的泥土等,可以为如何解释恐龙化石的足迹提供更多线索。”

您再也不会以同样的方式观看侏罗纪公园。