恐龍像現代鳥類一樣行走

我們知道數百萬年前恐龍統治了整個地球，但他們如何行走的仍然成謎。

我們的新研究表明某些恐龍的運動與今天某些地棲鳥類有大量相似之處。我們研究了獸腳類恐龍，這是一種典型的兩足動物，用後肢行走，像霸王龍那樣。

credit: 煎蛋小編&畫師樂米張

在我們發表在英國皇家學會界面雜誌的研究中，我們從美國弗吉尼亞州庫爾佩伯的一個採石場拿到了2.11億年前兩足動物足跡的測量數據，與人類和11種地棲鳥類的類似測量數據進行了比較，比如鵪鶉、鴯鶓以及澳大利亞灌木火雞。

這也是首次同等比較三組兩足動物的運動。特別的，我們著重於步寬這一參數，即運動中左腳和右腳的間距。

三組兩足動物的步寬示意圖

我們比較了動物的步寬與行進速度，對於現代鳥類我們是直接測量的，對於滅絕的兩足動物我們利用了步長做近似。

從走到跑

在三組動物中，都是隨著速度加快，步寬減小。換言之，隨著動物移動速度的加快，左腳和右腳的落腳點也與身體中心線越來越近，在最快速度之下，雙足甚至在中心線上交叉了。

這就告訴我們留下足跡的滅絕兩足動物至少服從與現代鳥類一樣的一般原理。

但有趣的是，三組動物隨著速度增長，步寬減小的方式卻不同。

三組動物的步寬隨步速變化的圖

人類在從走到跑的轉變時候，步寬會急劇減小，也就是說，當我們開始跑步，就會突然將兩隻腳放得靠近身體中心線。

但現代鳥類和滅絕兩足動物則沒有這種急劇變化，而是隨著速度增加逐漸減小步寬。

這種具有共性和差異性的模式表明滅絕兩足動物運動的方式更像是現代鳥類，而不是人類。

進一步的，先前在鳥類其他的諸多運動測量數據中，也觀察到了速度的漸進或者連續變化，比如步長和步頻。

鳥類由此具有所謂的「連續運動譜」，即走和跑並非界限清楚的步態(人類則是界限清楚的)，而是無縫過渡。

留下足跡的滅絕兩足動物可能也具有類似的連續運動行為。

更好的理解

這一研究從三個方面改變了我們對兩足動物運動的理解。

第一， 具有連續運動行為對兩足動物有好處，可以使他們稍微跑得更快的同時維持穩定性，減小骨骼和肌肉壓力。
第二，現代鳥類特有的運動行為可能實際上部分繼承自他們的兩足祖先，展現出鳥類和恐龍之間比先前所認為的更多的相似性。
第三，這一研究幫助勾勒出滅絕兩足動物生前的情景。我們現在知道一邊到另一邊的肢體運動對於增強兩足恐龍運動時的穩定性至關重要，兩足動物也並未使用類人的行走和跑動步態。

恐龍和鳥類的運動步態可能也通過增強頭部穩定性改善了視覺靈敏度，特別是垂直方向的。

如果我們想創建兩足動物運動的生物力學模型來處理最大速度或者耐力等問題，比如霸王龍的，這就很有幫助了。

如果我們想確認電影、動畫、計算機模擬以及其他流行文化形式中對這些恐龍的刻畫是否準確，這也很有幫助。

論文原文： DOI: 10.1098/rsif.2017.0276

本文譯自 conversation，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。 Christofer Clemente(陽光海岸大學)&Peter Bishop(格里菲斯大學)

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