作者:Dave Martill 来源:《交叉科学》 发布时间:2021/4/15 14:19:06
选择字号:
巨型翼龙椎骨像自行车轮辐条轻便又耐用

 

一直以来,人们对神龙翼龙知之甚少。它是一种体型巨大、会飞的爬行动物,其翼展可达12米,令人印象深刻。它们是恐龙的表亲,也是有史以来最大的飞行动物。其首次出现在化石记录中是大约2.25亿年前的三叠纪晚期,在大约6600万年前的白垩纪末期再次消失。它们最显著的特征之一就是脖子比长颈鹿还长。4月14日,研究人员在iScience(《交叉科学》)上报告了一项出乎意料的发现:它们纤细的颈椎能从一种复杂的内部结构中获得力量,人们之前从未在其他动物中见过这种结构。

“我们最重要的发现之一是椎体的交叉排列。”英国朴茨茅斯大学的Dave Martill说,“它不像以前在动物脊椎上看到的任何东西。神经管位于椎骨的中心位置,并通过若干细长的杆状小梁与外壁相连,这些小梁像自行车轮的辐条一样呈放射状排列,并沿着椎骨纵向螺旋状排列。它们甚至像辐条一样交叉。进化将这种生物塑造成令人敬畏、惊人高效的飞行者。”

他解释说,科学家以前认为这种翼龙的脖子有一种更简单的管中管结构。但这也提出了一个重要的问题:作为会飞的爬行动物,它们的轻薄骨骼是如何既减轻体重又支撑着它们的身体,使其能够捕捉并吃掉体型庞大猎物的呢?

该研究的第一作者Cariad Williams并没有打算回答这个问题。她想检查该翼龙脖子上每个脊椎骨之间的移动程度。

“这些动物的脖子长得‘荒唐’,甚至让长颈鹿都看起来非常正常。我们想知道令人难以置信的长脖子是如何工作的,因为似乎在每个脊椎骨之间几乎没有活动能力。”Williams说。

虽然这个摩洛哥翼龙骨骼在三维空间中保存得很好,但研究人员仍然没有预料到扫描能提供如此清晰的脊椎复杂内部结构。

“我们最初并不是通过CT扫描了解内部情况,我们想要一个外部表面非常详细的图像。”Martill 说,“我们本来可以使用普通的表面扫描,但我们有机会把一些标本放进CT扫描仪,拒绝这个提议似乎有点无礼。我们只是想模拟椎骨之间的运动程度,看看这样的颈部在现实生活中可能如何表现。”

他补充说:“最令人惊讶的是,它的内部结构保存完好,当我们对骨头进行岩相学切片时,它的显微组织学也保存完好。当我们看到错综复杂的桡骨小梁时,我们意识到这里面有一些特别的东西。当仔细观察时,我们可以看到它们排列成螺旋状,在椎管上下移动,像自行车轮辐条一样相互交叉。”

研究人员立即意识到,他们需要聘请工程师来了解这种不同寻常的脖子工作的生物力学。分析表明,增加脖子重量的只有50个辐条状骨小梁,它们可以在不弯曲的情况下负重90%。再加上管中管的基本结构,它解释了这种体重相对较轻的动物是如何在不折断脖子的情况下捕获并携带沉重猎物的。

Martill 说:“看起来,这种轻薄的颈椎骨和螺旋状排列的交叉支柱结构,解决了许多生物力学问题,例如这些生物如何能在比现代长颈鹿更长脖子上支撑巨大的头部——超过1.5米长,同时能够飞行。”

虽然,翼龙有时被认为是进化的死胡同,Martill和同事们说,新发现揭示了它们是“非常复杂的”。它们的骨骼是生物学上的奇迹——极轻但坚固耐用。

研究人员表示,关于翼龙仍有很多需要学习的地方,包括它们的飞行能力和捕食生态等看似基本的问题。(来源:科学网 唐一尘)

相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1016/j.isci.2021.102338

 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
超快磁性:加热磁铁,“冷冻”时间 镭核大小可影响同位素能级
国家重点专项课题完成深渊海试验收 新基础物理学再添“证据”
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文