恐龙留下了关于它们最大速度的线索,但我们知道哪种恐龙最快吗?



在20世纪60年代中期之前,人们普遍认为所有恐龙都是冷血动物,行动迟缓。但在1964年夏天,由约翰·奥斯特罗姆(John Ostrom)领导的一个古生物学家团队发现了恐爪龙(Deinonychus),这是一种长有镰刀形大爪子的恐龙;重量轻的身体;还有强壮的腿。这块化石表明这种动物既迅速又敏捷。

这一发现表明,有些恐龙既活跃又灵活。于是开始了“恐龙复兴” —— 这一科学转变重新定义了我们对恐龙的理解,表明许多恐龙比以前想象的要快。

那么,最快的恐龙是谁呢?

“最快的恐龙可能是似鸟龙下目(Ornithomimosauria),”伦敦自然历史博物馆的古生物学家苏珊娜·梅德门特告诉我们。这些来自白垩纪晚期的细长的两足恐龙通常被描述为像鸵鸟一样,其特征表明它们是为速度而生的。

梅德门特说:“一般来说,如果你的四肢修长,肌肉附着在四肢的顶部附近,那么你的腿基本上就像一个钟摆,这表明你可以相对快速地移动。”

要确定哪种恐龙跑得最快,我们可以求助于生物力学。在20世纪70年代早期,动物学教授罗伯特·麦克尼尔·亚历山大通过将物理学和工程学应用于动物运动的研究,开创了生物力学领域。通过观察现代动物,亚历山大发现了腿长和步幅之间的联系,可以用来估计动物的速度。



“动物走得或跑得越快,”亚历山大断定,“一般来说,它的步伐就越长。”亚历山大被恐龙的复兴所吸引,他把自己关于动物运动的知识带到了恐龙的研究中。

多年来,研究人员一直在足迹上测量恐龙的跨步距离和脚的大小,并将它们与现有化石的已知腿长进行比较,以估计恐龙的速度。然而,梅德门特表示,这种方法并不精确。

此外,我们不知道这些恐龙在留下这些足迹时是否以最高速度移动,波士顿萨福克大学的古生物学家和生物学副教授尤金尼亚·戈尔德指出。“我们得到的真正好的足迹是在较软的沉积物上,”戈尔德告诉我们。“但如果你曾经试过在泥泞中奔跑,你就会知道你可能没有全速奔跑。”

英国曼彻斯特大学自然科学教授威廉·塞勒斯(William Sellers)补充说,因为足迹只能提供恐龙运动的部分快照,有时还会误导人,“我们没有关于最大速度的惊人准确数据。

因此,塞勒斯求助于进化机器人和生物力学建模,以获得更准确的图像。通过使用计算机生成的骨骼和基于物理的建模系统模拟恐龙的运动,塞勒斯预测了动物如何在三维空间中运动,从而对最大速度进行了更现实的估计。由于肌肉和肌腱等软组织不会变成化石,塞勒斯必须估计肌肉的大小和质量。他声称他的估计是合理的,因为“脊椎动物的肌肉变化不大。”

塞勒斯用现代动物 —— 包括人类、鸵鸟和鸸鹋 —— 测试并验证了他的计算机模型。知道模拟与现存物种的速度相匹配,他相信该模型将为非鸟类恐龙提供真实的结果。



在塞勒斯模拟的五种恐龙 —— 异特龙(Allosaurus)、秀颌龙(Compsognathus)、双棘龙(Dilophosaurus)、霸王龙(Tyrannosaurus rex)和迅猛龙(Velociraptor)中,秀颌龙是最快的,时速约为39.8英里(64.1公里/小时),迅猛龙排名第二,时速约为24.1英里(38.9公里/小时)。这五只恐龙都是兽脚亚目恐龙 —— 一群主要靠两条腿走路的食肉恐龙,体型从小到大不等。

塞勒斯告诉我们说:“我认为它们必须跑得非常快,因为它们的身体就是这样构造的,而且它们是肉食者,它们要抓的肉不会到处都是。”“我猜这些小型兽脚亚目恐龙移动速度很快,因为对小型兽脚亚目恐龙最大的威胁可能是大型兽脚亚目恐龙,因为你毕竟很好吃。”

事实证明,秀颌龙是塞勒斯模拟的恐龙中速度最快的,但他只模拟了一小部分恐龙。与许多人的预期不同,他发现霸王龙是群中最慢的,每小时17.9英里(28.8公里)。霸王龙太大了,跑不动;它的质量会给骨头带来巨大的压力,导致骨头断裂。然而,其他研究表明霸王龙的奔跑速度在每小时10到25英里(每小时16到40公里)之间。

像梅德门特和戈尔德一样,塞勒斯更普遍地认为,最快的仍然是某种兽脚亚目恐龙,但确定最快的唯一方法是对所有兽脚亚目恐龙进行建模。

此外,制作模型非常耗时。塞勒斯解释说:“你需要以逼真的姿态重建它,然后你需要把所有保存下来的部分都放上去。”“真正需要花很多时间的事情是锻炼肌肉。因此,要真正制造出一件这样的东西需要六个月到一年的时间。”

与此同时,考虑到鸟类是活的恐龙,戈尔德给出了这个问题的真正答案。

“如果你想要一个非常直接、简单的答案,游隼是最快的恐龙,”戈尔德说。“它从空中俯冲下来。它的最快速度是200英里/小时(322公里/小时),比地球上任何能飞、能跑、能游泳的东西都要快。”

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