研究稱巨大的飛行翼龍用輻狀脊椎骨支撐“長得離譜”的脖子cnBeta.COM 2021-04-15 |
據(jù)外媒報(bào)道,翼龍是一種巨大的飛行爬行動(dòng)物,翼展可達(dá)12米,令人印象深刻。它們是恐龍的“表親”,也是有史以來最大的飛行動(dòng)物,它們首次出現(xiàn)在距今約2.25億年前的晚三疊紀(jì)的化石記錄中,并在距今約6600萬年前的白堊紀(jì)末期再次消失。對(duì)于這樣一種大型飛行動(dòng)物來說,它們最顯著的特征之一就是脖子比長頸鹿的脖子還長。
現(xiàn)在,研究人員在4月14日的《iScience》雜志上報(bào)告了一個(gè)意想不到的發(fā)現(xiàn):它們薄薄的頸部脊椎骨從一個(gè)復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中獲得了力量,這與之前看到的任何東西都不同。
"我們最重要的發(fā)現(xiàn)之一是椎體中心內(nèi)的交叉結(jié)構(gòu)的排列,"英國樸茨茅斯大學(xué)的Dave Martill說。"這與之前在任何動(dòng)物的椎體中看到的都不一樣。神經(jīng)管被放置在椎體內(nèi)的中心位置,并通過一些細(xì)棒狀的小梁與外壁相連,這些小梁徑向排列就像自行車車輪的輻條,并沿著椎體的長度螺旋排列。它們甚至像自行車車輪的輻條一樣交叉排列。進(jìn)化將這些生物塑造成了令人敬畏、令人嘆為觀止的高效飛行器。"
Martill解釋說,科學(xué)家們之前認(rèn)為翼龍的頸部有一個(gè)更簡單的“管中管”結(jié)構(gòu) 。而該研究的第一作者Cariad Williams想研究翼龍頸部每個(gè)脊椎骨之間的運(yùn)動(dòng)程度。
"這些動(dòng)物的脖子長得離譜。"Williams說,并補(bǔ)充稱,在一些物種中,從頭端開始的頸部第五節(jié)脊椎骨與動(dòng)物的身體一樣長。"這讓長頸鹿看起來非常正常。我們想了解一下這個(gè)令人難以置信的長脖子是如何運(yùn)作的,因?yàn)樗坪踉诿總€(gè)脊椎骨之間的活動(dòng)能力非常小。"
雖然他們研究的摩洛哥翼龍骨骼在三維空間保存得很好,但研究人員還是沒有想到掃描能如此清晰地看到脊椎骨復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
“我們最初對(duì)它進(jìn)行CT掃描并不是為了了解內(nèi)部的情況,我們想要的是外表面非常詳細(xì)的圖像,”Martill說。“我們本來可以通過普通的表面掃描得到這個(gè),但是我們有機(jī)會(huì)把一些標(biāo)本放在CT掃描儀上,拒絕這個(gè)提議顯得很別扭。我們只是想模擬所有脊椎骨之間的運(yùn)動(dòng)程度,看看脖子在生活中的表現(xiàn)?!?/p>
他補(bǔ)充說:"完全了不起的是,內(nèi)部結(jié)構(gòu)保存得很完美--當(dāng)我們通過骨頭做一些巖相切片時(shí),微觀組織學(xué)也是如此。當(dāng)我們看到放射狀小梁的復(fù)雜圖案時(shí),我們就意識(shí)到有一些特別的東西在發(fā)生。當(dāng)我們仔細(xì)觀察時(shí),我們可以看到它們排列成螺旋狀在椎管內(nèi)上下游走,并像自行車輪輻一樣相互交叉。"
他的團(tuán)隊(duì)立即意識(shí)到,他們需要請(qǐng)工程師來了解這種不尋常的頸部的生物力學(xué)是如何工作的。這些分析表明,只要有50個(gè)類似輻條的小梁,就能使其頸部所能承受的重量增加90%而不發(fā)生彎曲。加上基本的管中管結(jié)構(gòu),它解釋了重量相對(duì)較輕的動(dòng)物如何能夠捕捉和攜帶沉重的獵物而不折斷脖子。
"看來,這種由極薄的頸椎和添加的螺旋排列的橫梁組成的結(jié)構(gòu)解決了許多關(guān)于這些生物如何能夠用比現(xiàn)代長頸鹿更長的脖子支撐巨大的頭部--超過1.5米,同時(shí)保留動(dòng)力飛行能力的生物力學(xué)問題,"Martill說。
Martill及其同事說,新的發(fā)現(xiàn)揭示了它們進(jìn)化的“奇異復(fù)雜和精密程度”。它們的骨骼和骨架是生物學(xué)的奇跡--極度輕盈卻又堅(jiān)固耐用。
研究人員表示,在未來的工作中,關(guān)于翼龍的知識(shí)還有很多,包括關(guān)于它們的飛行能力和進(jìn)食生態(tài)學(xué)等看似基本的問題。
責(zé)任編輯:劉鑫嶸




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