科學家摸清翼龍飛行生理極限

翼龍或許在起飛時要四肢全部發力。 圖片圖片來源：Mark Witton

　　本報訊 被稱為翼龍的遠古飛行爬行動物包括了迄今發現的最大飛行動物，據估計其翼展達11米，相當于一個雙打網球場的寬度。長期以來，這種巨大生物到底如何能夠從地面起飛、在空中飛行以及安全著陸一直困擾著生物力學專家。科學家在日前于德國柏林舉行的古脊椎動物學會年會上發表的新的計算結果顯示，即便對于那些最大的化石標本而言，飛行和著陸根本不是事，但起飛或許限制了這些史前動物到底能夠長多大。

　　翼龍生存于距今2億年前至6600萬年前的晚三疊紀至白堊紀末期。盡管與恐龍生存的時代相同，但翼龍并不是恐龍；它們形成于進化樹上的一個獨特分支。

　　這一已經滅絕的物種中最著名的成員便是第一個被命名的種，Pterodactylus antiquus，一般被稱為翼龍。而這一物種其實是較小型的翼龍，據估算其成年個體翼展約為1米，相當于一只游隼的大小。

　　迄今為止最大型的翼龍是哈特茲哥翼龍——出土于羅馬尼亞，以及發現于美國得克薩斯州的鳳神翼龍，它們被認為有10米到11米的翼展，這一寬度是今天最大型鳥類翼展的3倍多。

　　一些研究人員認為這些巨大的怪物簡直太大了，因此可能很難飛起來。但考慮到它們的大翅膀—— 一種在延長的第四指和動物后腿之間伸展的皮膚和肌肉膜，大多數研究人員認為這些最大的翼龍并沒有花太多的時間在空中飛行。

　　然而英國布里斯托爾大學的Colin Palmer指出，之前的許多模型和估算均基于將鳥類的生理機能按比例放大，但由于翼龍具有如此與眾不同的身體橫剖面，因此這些模型很可能使人誤入歧途。

　　Palmer與美國洛杉磯市南加利福尼亞大學的Michael Habib嘗試著開發一個更為精確的模型，以便對翼龍的起飛、飛行和著陸過程進行更為真實的研究。研究人員利用電腦斷層掃描分析了翼龍的化石，并通過風洞試驗模擬了翼龍的翅膀，最終開發出一個具有6米翼展的翼龍計算機模型。隨后他們將自己的模型按比例放大至9米和12米翼展，進而計算了隨著動物起飛、飛行和著陸，其骨骼和翅膀的受力情況。

　　Palmer在此次會議上表示，空中飛行對他們的翼龍模型沒有造成任何影響。即便動物的翼展達到15米，它依然有足夠的肌肉力量抵消身體在空中受到的牽引。Palmer說，著陸則是一個更為復雜的過程，而這些模擬試驗存在一些局限性。他們的計算并沒有對骨骼吸收著陸壓力的能力有一個明確的限制，但至少對于12米的翼展而言，新模型顯示動物完全能夠安全著陸。

　　然而研究人員指出，起飛對于翼龍模型而言才是一個最大的挑戰。

　　這種動物在起飛時可能利用了全部的四肢（科學家一直認為它們是四足前行的），因此翼龍要比今天鳥類的起飛花費更多的肌肉力量。擁有9米或10米的翼龍模型在起飛時是沒問題的。但根據該模型，當動物的翼展超過11米時，其想要跳到足夠的高度以便在落回地面之前能夠充分拍打翅膀似乎便出現了問題。因此研究人員認為，更大型的翼龍并不能很有效地起飛。從理論上講，在理想條件下——腳下有堅硬的地面以及沒有逆風，即便更大的動物也能夠起飛。“但沒有理想條件，你就會被吃掉。”Palmer說。Habib對此表示同意。一個有著12米翼展的動物“能夠在一臺計算機中跳躍”，他說，“但現實世界卻有霸王龍守在那里”。

　　里約熱內盧巴西聯邦大學國立博物館的Alexander Kellner認為，所有這樣的計算機模型都存在局限性。但新的計算將幫助研究人員更好地理解這種“飛行巨人”的生理極限。Kellner說，“它們與今天的任何動物都截然不同。”因此基于化石數據的模型是重要的。他說，額外的化石掃描將幫助進一步改進這一模型。

　　翼龍是一種已經滅絕的爬行類動物，共有近100多個品種。翼龍類是第一種飛行的脊椎動物，較早的物種有長而布滿牙齒的顎部以及長尾巴；較晚的物種有大幅縮短的尾巴，而且缺乏牙齒。翼龍的牙齒有10厘米長。