蛇頸龍的長(zhǎng)脖子真的很靈活嗎?
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蛇頸龍是最具標(biāo)志性的中生代海生爬行動(dòng)物家族,其以細(xì)長(zhǎng)的脖子而著稱,而且今天的海洋中沒(méi)有與它相似的生物。
蛇頸龍的長(zhǎng)脖子總是給人一種割裂的怪異感,這個(gè)長(zhǎng)度的脖子難道不會(huì)成為軟肋,無(wú)論是被掠食者攻擊,還是在日常生活中使用都給人一種脆弱感。
在介紹蛇頸龍脖子的生物力學(xué)以及結(jié)構(gòu)應(yīng)用之前,還是要明確一個(gè)概念,那就是所有長(zhǎng)脖子的蛇頸龍類都屬于蛇頸龍亞目(Plesiosauroidea),而其中脖子最長(zhǎng)的基本都來(lái)自于薄板龍科(Elasmosauridae),其中的代表物種正是薄板龍,但是脖子比例最長(zhǎng)的是艾伯塔泳龍(Albertonectes)。
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圖注:艾伯塔泳龍的復(fù)原圖,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
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圖注:艾伯塔泳龍的化石,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
在最初關(guān)于這群奇異海怪的描述和復(fù)原中,它們的脖子都被賦予了異乎尋常的靈活性,做出S形、G形等高難度姿態(tài)都不再話下。后來(lái)的研究基于頸椎骨的形態(tài)和連接方式否定了之前的復(fù)原,以至于許多人走向了另一個(gè)極端,認(rèn)為蛇頸龍類的脖子是非常僵硬的只能進(jìn)行小范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)。
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圖注:奈特早期復(fù)原的脖子異常靈活的薄板龍,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
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圖注:對(duì)蛇頸龍長(zhǎng)脖子異常靈活的猜測(cè),圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
為了弄清楚蛇頸龍類的脖子靈活性到底如何,古生物學(xué)家扎米特(Zammit)于2008年發(fā)表了一篇名為《薄板龍(爬行綱:鰭龍目)頸部柔韌性及其對(duì)攝食策略的啟示》(Elasmosaur (Reptilia: Sauropterygia) neck flexibility: Implications for feeding strategies)的論文。在論文中,研究人員以薄板龍科為研究對(duì)象,對(duì)頸椎骨以及肌腱進(jìn)行了復(fù)原模擬,以獲得不同方向上最大的彎曲幅度。最后的結(jié)果顯示:蛇頸龍類的長(zhǎng)脖子在向兩側(cè)擺動(dòng)時(shí)的角度在94~176°之間,向上的角度在87~155°之間,而向下的角度在75~177°之間,是不是與僵硬無(wú)關(guān)呢?
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圖注:薄板龍脖子彎曲角度推測(cè),圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
即便脖子夠靈活,但是依然容易成為掠食者攻擊的首選部分,但是從目前的化石記錄來(lái)看,并未發(fā)現(xiàn)脖子遭到攻擊的痕跡。從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度上看,蛇頸龍類肯定有辦法保護(hù)其看上去脆弱的脖子。
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圖注:薄板龍會(huì)遭到如海王龍這種大型海洋掠食者的攻擊,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
討論過(guò)靈活性和易受攻擊性之后,再來(lái)看看長(zhǎng)脖子對(duì)于游泳的影響。
佩尼爾·V·特羅森(Pernille V. Troelsen)的團(tuán)隊(duì)利用3D建模的方式復(fù)原了擁有不同長(zhǎng)度脖子的三種蛇頸龍類,分別是:脖子最長(zhǎng)的艾伯塔泳龍、脖子中等長(zhǎng)度的海鰻龍(Muraenosaurus)以及脖子最短的梅爾拉龍(Meyerasaurus)。建模以及計(jì)算機(jī)模擬分析表明,當(dāng)脖子伸直的時(shí)候,長(zhǎng)度對(duì)于流體力學(xué)幾乎沒(méi)有影響,可彎曲時(shí)就完全不同了。脖子越長(zhǎng),在水中產(chǎn)生的阻力越大,這與面積有關(guān)。
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圖注:脖子中等長(zhǎng)度的海鰻龍,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
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圖注:脖子很短的梅爾拉龍,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
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圖注:脖子筆直的蛇頸龍類流體力學(xué)分析,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
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圖注:脖子彎曲時(shí)的流體力學(xué)分析,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
長(zhǎng)脖子的蛇頸龍類應(yīng)對(duì)阻力也有自己的辦法,那就是脖子加粗。Vincent在2007年描述了蛇頸龍類化石的時(shí)候,注意到化石周圍有深色區(qū)域,代表了軟組織,其中頸椎向外也有2~3厘米的軟組織存在,直徑上則比原有復(fù)原加粗4~6厘米,軟組織的存在是對(duì)脖子強(qiáng)度的提升。
基于以上的研究,我們知道蛇頸龍類的脖子還是很靈活的,而且在捕食過(guò)提供了優(yōu)勢(shì),這也是其脖子能夠越變?cè)介L(zhǎng)的演化原因。所以像紀(jì)錄片《遠(yuǎn)古巨獸大復(fù)活》中復(fù)原的蛇頸龍類(神河龍 Styxosaurus)的頸部就顯得過(guò)于僵硬,而《史前星球》中對(duì)于遠(yuǎn)古龍(Tuarangisaurus)的復(fù)原就更符合研究。
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圖注:伸直脖子游泳的遠(yuǎn)古龍,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
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圖注:《史前星球》中的遠(yuǎn)古龍展示了蛇頸龍類脖子的彎曲靈活,圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
參考文獻(xiàn):
1.Zammit M.; Daniels, C. B.; Kear, B. P. (2008). "Elasmosaur (Reptilia: Sauropterygia) neck flexibility: Implications for feeding strategies" (PDF). Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology. 150 (2): 124–130. doi:10.1016/j.cbpa.2007.09.004. PMID 17933571.
2.Noè, L. F.; Taylor, M. A.; Gómez-Pérez, M. (2017). "An integrated approach to understanding the role of the long neck in plesiosaurs" (PDF). Acta Palaeontologica Polonica. 62 (1): 137–162. doi:10.4202/app.00334.2016. Archived (PDF) from the original on July 29, 2017. Retrieved July 24, 2017.
文字編輯:江氏小盜龍
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