翼龍如何飛上天?(科學人2009.06)

風神翼龍

翼龍如何飛上天?
– 用生物力學解析體型大如長頸鹿的翼龍如何起飛。
Leapin’ Lizards
作者╱福克斯 ( Stuart Fox )
譯者╱林慧珍

  近一個世紀以來,科學家一直難以解釋已滅絕的爬行動物翼龍是如何飛起來的。體型小的翼龍,以鳥類飛行的模型來說明綽綽有餘,立定揮翅或先助跑都可能讓牠們起飛,但體型較大的翼龍,翼展可達8公尺,體重達90公斤,科學家很難用鳥類模型來解釋其起飛的方式。
  在美國約翰霍普金斯大學研究功能解剖學與演化學的哈比(Michael Habib)認為,牠們的起飛方式與鳥類不一樣,他分析這種古生物的生物力學結構之後,認為翼龍是以四肢一起立定跳的方式跳向空中,而不是像過去推測的那樣,是以兩條後肢助跑或跳躍。
  「我一開始是研究鳥類。」哈比表示:「但後來對於飛行動物在生物力學結構上的限制感到興趣,自然而然轉而研究翼龍。」
  風神翼龍(Quetzalcoatlus)就是最具代表性的例子,牠雖有與鳥類一樣的中空骨骼,但體重達110~250公斤、翼展約11公尺;相較之下,一隻信天翁僅重8公斤、翼展3.4公尺。風神翼龍應該多少具有起飛的能力,但牠們怎麼起飛?沒有人有好的答案。
  哈比分析翼龍前臂的骨骼形狀,計算出其前肢可以承受的壓力遠大於飛行時所需面對的壓力。但如果牠們根本不需要經歷這麼大的壓力,為什麼要演化出更強的翅膀?後來哈比從這種大型翼龍的四足步態,想到他所看過的吸血蝙蝠起飛時的四腳跳躍。如果大型翼龍是以四肢並用的方式離開地面,不但能解釋超強前肢的原因,也能解開翼龍起飛的秘密。
  但如果動物有能力這麼做,也不表示牠就是這麼做的。一些古生物學家仍不相信哈比的研究能解釋翼龍離開地面的方式,「在閱讀哈比的報告時,我的第一反應是『嗯,這怪怪的。』但如果你研究翼龍,對牠的各種怪異也就習以為常了。」《翼龍:奧妙的古生物》一書的作者、英國萊斯特大學古生物學家恩溫(David Unwin)表示:「大型與特大型翼龍必須達到的飛行速度,高達每小時50、60公里,我很難理解牠們如何以立定跳遠的方式獲得這麼高的速度。」
  加州大學柏克萊分校的古生物學家帕丁恩也質疑哈比的論點,他相信小翼龍(有些僅麻雀般大小)是兩足動物,因此以兩條腿起飛,而不是四肢。他認為哈比可能沒有充份考慮到每一種相關的骨骼應力。
  在古生物學領域中,翼龍的研究者與關注翼龍的研究者之間,經常存在不同的意見,恩溫與哈比都表示,翼龍具有不成比例的體型與飛行能力,因此生物力學專家對其物理學特性的研究興趣,高過史前生物學。恩溫表示:「翼龍的怪異性質,使古生物學領域以外的人也感到興趣,因此有更多非古生物學專家投入研究,很多一開始並非研究翼龍的人都躍躍欲試,準備研究其空氣動力學。」
  儘管仍有爭議,眾人也認同哈比提出一些有趣的觀點,而且不僅限於生物力學。大型翼龍不需要跳下懸崖就能夠起飛,代表著牠們可以生存的環境範圍更廣,引發各種有關大翼龍生態的疑問。帕丁恩表示:「每次我們以為搞清楚牠們的時候,牠們就再給我們另一個新的謎題。」 (本文出自SA 200905) End

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