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霸王龍能走多快?新研究:尾巴可動能回收,但走路比人類慢!

在20世紀初發現霸王龍化石時,古生物學家就將其定義為最兇猛、最強大的肉食性恐龍,甚至有些科學家認為霸王龍可能會以每小時72公里左右的速度發飆。然而,隨著更多化石的挖掘以及計算機模擬的加入,科學家不斷給霸王龍“減速”。從當初的每小時72公里降到19公里……到跑不動。那我們到底有沒有可能知道霸王龍有多快呢?

霸王龍能走多快?新研究:尾巴可動能回收,但走路比人類慢!

發表於《皇家學會開放科學》的一項新研究表明,霸王龍走路的時速實際上低於每小時5公里,約為先前估計速度的一半。而人類的步行時速則為3。75公里到5。43公里,也就是說,人類走路的速度比霸王龍還快。

霸王龍走路速度有多快?別忽略了長又重的尾巴!

霸王龍是地球上有史以來最大的陸地食肉動物,主要生活在距今約6600萬到6800萬年前的北美西部。根據早前一項研究稱,白堊紀同一時期約有20000只成年霸王龍,整個霸王龍種群數量從出現到滅絕可能超過25億。

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資料顯示,成年霸王龍的平均體長約為12米,高為3。6米,體重在7噸左右。而目前已發掘的最大霸王龍化石,是在加拿大薩斯喀徹溫省發現的“Scotty”,估計其體長約為估計體長為13米(42。7英尺)、體重為8。8噸(19401磅)。但身軀如此之大的霸王龍究竟能有多快呢?

過去研究人員估算霸王龍的速度,主要側重於霸王龍的體重和臀部高度,有時會結合化石保留的步痕長度。所以得出霸王龍的行走速度大約在4。5到6。7英里/小時(7。2到10。8公里/小時)之間,大約和普通人跑步一樣快。但是隻將注意力放在體重和臀部高度,是無法取得正確結果的,因為霸王龍和其他兩足恐龍一樣,都有一條獨特的、又長又重的尾巴。

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研究作者、阿姆斯特丹自由大學的原始生物力學研究生範·比耶勒特(Pasha van Bijlert)表示:“霸王龍的尾巴占身長的一半,而且非常重,對其走動的方式至關重要。它不僅起到了平衡的作用,而且尾巴還產生了使身體向前移動所需的大量力量。它透過兩條大尾巴肌肉(尾股肌)在每一步中向後拉動腿部。”

尾巴的垂直運動,以及“動能回收”!

在兩足行走的恐龍中,尾巴通常會被動地懸吊在空中。但也會主動參與運動並且在行走過程中是自然上下襬動的。範·比耶勒特(van Bijlert)表示:“這種組合(被動懸吊、主動運動)是兩足恐龍所獨有的,如今沒有活著的動物具有這種特徵。因此,我們對霸王龍的行走方式非常感興趣。”

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當霸王龍的尾巴上下襬動時,它會透過彈性韌帶儲存和釋放能量。當尾巴擺動的節奏達到共鳴時(最大的運動響應,而力度最小),該節奏被稱為尾巴的“自然頻率”,即動物在不緊迫的行走過程中的步頻。簡單來說,霸王龍的尾巴除了起到平衡功能外,還與配備了“48V輕混”的汽車一樣,能夠動能回收。

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隨後團隊藉助荷蘭自然生物多樣性中心中一隻估計12米長的成年霸王龍化石“Trix”,掃描並建模了Trix尾骨的生物力學模型,模擬它的尾巴所產生的步頻。範·比耶勒特表示:“我們重新建構霸王龍的尾巴,整條重量約1000千克,全由韌帶支撐,每走一步就會輕輕地上下跳動。”

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然後團隊以化石痕跡留下的步長,確定其步長為6。2英尺(1。9米),然後透過將步頻乘以步長來計算步行速度,最後算出霸王龍的時速為4。8公里。誤差範圍約為2。88至5。9公里之間,比早期預估還慢得多。

算出霸王龍的走路速度後,代表它能跑起來嗎?

如果知道了霸王龍的走路速度,能解答很多有關恐龍的行為與古代環境問題。比如:“如此巨大身軀,以這樣的時速移動,需要吃多少食物?”,“為了找到獵物,它們會走多遠?”等等。

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不過即使範·比耶勒用身體協調的理論推算出霸王龍的走路速度,有理有據,不過有科學家認為仍然存在一些不確定性。進化生物力學教授約翰·哈欽森(John Hutchinson)認為,該研究側重於尾巴的上下運動,不考慮肌肉和左右運動。但是研究巧妙地運用了原始模型,開拓了一些新觀點。

根據哈欽森的說法,霸王龍移動的最大速度被認為在10到25英里/小時(16到40公里/小時)的範圍內。而且其他生物力學研究人員長期以來都有提出一個觀點,霸王龍的最大行走速度將受到其骨骼強度的限制,奔跑造成的壓力對它的骨骼來說是不可承擔之重。簡單地說,只要霸王龍跑起來,它的雙腿就會骨折!

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而範·比勒勒不認為霸王龍會跑不起來,團隊下一步研究希望將其靈活的尾巴整合到霸王龍能跑多快模型中,或許這條尾巴透過在跑步過程中充當減震器來改變這種狀況,使霸王龍可以更快地奔跑而不會骨折。

實際上,霸王龍能跑多快不會有真正的結果,畢竟霸王龍都死了幾千萬年。而且對於像霸王龍這樣沒有天敵的頂級掠食者來說,生活是一場馬拉松,而不是短跑。