滑雪杆为什么是弯的(​科学家揭示地球上最大飞行动物风神翼龙的独特行走行为)

根据一项研究，7000万年前的化石揭示了巨大的、类似鹭科鸟类的风神翼龙的独特行走行为。今天，环顾任何湿地，你很可能会看到3英尺高的白鹭或4英尺高的苍鹭在浅滩上涉水，隐秘地寻找鱼、昆虫或甲壳类动物。但在7000万年前，沿着得克萨斯州的格兰德河，一种更令人印象深刻和更可怕的生物在沼泽地里徘徊：这种12英尺高的翼龙被称为风神翼龙（Quetzalcoatlus）。

风神翼龙拥有37至40英尺（11至12米）的翼展，是有史以来地球上最大的飞行动物。

在本周由脊椎动物古生物学会发表的六篇论文中，科学家和一位艺术家提供了关于这个恐龙近亲的最完整的图片，其中最大的例子仅仅是20世纪70年代末从大本德国家公园收集的一组骨骼化石。这些论文描述了风神翼龙在晚白垩纪的地质和生态环境，它的解剖学和分类位置，以及它如何在地面和空中移动。

其中一篇论文由加州大学伯克利分校古生物学家Kevin Padian共同撰写，他是综合生物学的名誉教授和加州大学古生物物馆的名誉馆长。他回答了围绕这种独特动物的飞行和行走行为的一些谜团，自从45年前发现这种动物以来，关于它的研究很少。一种动物的翼展如此之长，以至于在折叠时触及地面，它如何能够行走？它吃什么，又是如何进食的？它的飞行能力有多强？还有，一种翼展长度为40英尺，但腿部只有6英尺高的动物是如何飞到空中的？

“这种古老的飞行爬行动物具有传奇色彩，尽管公众对这种动物的概念大多是艺术性的，而不是科学性的，”共同编辑该专著的Padian说。他说：“这是第一次真实地观察这个有史以来最大的飞行动物的整体，就我们所知。这些结果对翼龙的研究是革命性的，翼龙是继昆虫之后，第一个进化出动力飞行的动物。”

最初的风神翼龙化石是由Douglas Lawson发现的，他当时还是一个22岁的年轻人，在得克萨斯大学奥斯汀分校攻读地质学硕士学位，后来成为加州大学伯克利分校的士生。翼龙化石--他以阿兹特克会飞的羽蛇神的名字命名--由一个部分翅膀组成，暗示其大小可与一些飞机相媲美，比已知最大的鸟类的翅膀至少大50%，这是一种已灭绝的、比活着的秃鹰大得多的近亲，是恐龙的后代。

与羽蛇神不同，风神翼龙没有羽毛。它的身体，包括皮肤的翅膀和角质的纤维，和所有的翼龙一样，都被毛发覆盖。像恐龙一样，它可能是温血动物，而且很活跃。它失去了尾巴，大概是为了提高它的机动性。

Wann Langston，多年来一直是得克萨斯大学奥斯汀分校脊椎动物古生物学实验室的馆长，他邀请了许多同事，包括Padian，来研究这些化石，但在他2013年去世之前，未能发表对该动物的完整描述。

应实验室的要求，Padian与工程师和业余古生物学家James Cunningham以及伦敦艺术家John Conway--他们都是 Langston的长期同事--一起研究Lawson发现的Quetzalcoatlus northropi的骨骼化石，并将其与更多的较小风神翼龙物种的标本进行比较，以便更好地了解进食、飞行、行走和发射行为。Langston被列为该论文的第四位共同作者。

“Jim 、 John和我带着非常不同的想法来到这个项目，”Padian说，“但是我们没有在论文中加入任何一个声明，除非我们三个人都同意。”

为了了解风神翼龙的行为方式，Padian及其同事操纵了来自大约12个较小和较完整的翼龙化石骨骼的模型，包括Quetzalcoatlus lawsoni这个物种的骨骼，在随附的一篇论文中，它是以Lawson命名的。Q. lawsoni化石是在西得克萨斯州的同一个Javelina地层中发现的，大约在较大的Q. northropi被挖掘出来的时候。较小的标本只有Lawson最初发现的较大标本的一半大小，但它们由大约300块骨头碎片化石组成。然而，这种较大的动物只从几块翼骨中得知：分别来自上臂和前臂的一根肱骨和一根尺骨。

Padian、 Cunningham 和 Conway所描绘的画面是：一种动物在进食和飞翔的方式上类似于白鹭和苍鹭，在翱翔的方式上类似于兀鹫和秃鹰，但是，由于其巨大的翅膀，在行走方式上不同于任何其他已知的动物。

他说：“翼龙有巨大的胸骨，这是飞行肌肉附着的地方，所以毫无疑问，它们是了不起的飞行者。它们的上臂骨--肱骨--有巨大的骨嵴，用于固定飞行肌肉，这些肌肉比鸟类的大，比蝙蝠的大得多。翅膀的工作原理基本上与鸟类和其他恐龙一样，翼龙与它们的关系最为密切。尽管两个世纪以来，人们把翼龙重建得像蝙蝠一样，但没有证据证明这种观点。蝙蝠是独特的，与鸟类和翼龙非常不同"。”

像鸟类和蝙蝠甚至人类一样，翼龙的前肢有三个部分：上臂或肱骨，从肩窝到肘部；前臂，包括桡骨和尺骨；以及腕骨和手骨。但与鸟类和蝙蝠不同的是，翼龙翅膀外部的前缘是由一个巨大的翼指形成的。

Padian说：“这就像有一个滑雪杆从你的手指底部延伸出来，并向外倾斜90度。”

风神翼龙是双足动物，也就是说，它用两条腿走。但是由于它的前肢骨骼是如此的修长，它的翅膀在折叠时无法避免接触到地面。这种四点式的姿态在一些人看来，翼龙的行走方式就像吸血蝙蝠一样，它用前肢在地上推动自己前进。但是对骨骼的研究表明，翼龙不可能用翅膀来推进。在地面上时，它们只能将翅膀向前或向侧面移动。

Padian表示：“一旦你把这些翼龙的前肢放在地面上，你就不能像任何明智的四足动物那样把前肢向后旋转来推动动物前进，因为在肩部有一块骨头挡着。”这并不意味着它们是笨拙的。

“为了避免绊倒，动物首先抬起左肢，然后将左腿前进了一整步，然后它将前肢放在地上，”他说。“这个过程在右肢上重复。右肢抬起，右腿前进并放出右脚，然后右肢下降。对我们来说，这似乎是一个繁琐的过程，但动物可以快速而轻松地执行这种步态。”

Padian说，这与20世纪90年代在法国南部发现的行走翼龙的足迹完全吻合。

“跑步起飞是有问题的。在较小的标本中，你所看到的是一个9英尺长的翅膀，它可能被弯曲到每边不到8英尺。臀部可能离地面3至4英尺。因此，如果你在奔跑，你只能将翅膀压在水平线以下40度左右，然后才会落地。理想情况下，你希望得到一个更深的行程，由于这些翅膀是如此之大，你不能快速移动它们，所以更快的行程是不行的。跑步有助于你的起飞速度，但这并不是问题所在。”

相反，风神翼龙很可能利用它们强壮的后腿向上跳跃，然后，一旦地面间隙与翅膀长度相等，就开始扇动。苍鹭和白鹭也是这样做的，尽管它们比风神翼龙小得多。

“如果它们能跳到臀部高度的两倍，达到8英尺，翅膀就能离开地面，它们就能执行更深的飞行动作，”Padian说。“这可能是起飞的最佳选择，尽管这取决于腿部的足够力量。”

他说，前肢可能有助于以吸血蝙蝠的方式将该生物推离地面，但这需要前臂伸肌的非凡力量，这似乎不太可能。

考虑到它的栖息地--内陆沼泽和开阔的田野，与今天的西德克萨斯沙漠大不相同--风神翼龙最可能的进食策略类似于今天的白鹭和苍鹭，它们是涉水者和潜行者，饮食多样化。它们在淤泥中筛选螃蟹、蠕虫和蛤蜊，但也抓取小鱼、昆虫、蛇和蜥蜴。

“有些人说它是食腐动物，有些人说它飞过水面，像鹈鹕一样捕捉鱼。”他说："那些东西是行不通的。它们的下嘴非常长而薄。而如果你看一下苍鹭或白鹭的下嘴，它们也是一样的--适合于摘取蜥蜴和其他小猎物，但绝对不是清除尸体。它没有牙齿。"

风神翼龙可以像从陆地上一样熟练地从空中跟踪猎物。“这种动物可以垂直地抬起它的头和脖子，以便吞下它抓住的小猎物。它可以把巨大的头降低到水平线以下，所以如果它在旱地上巡航，它可能会俯冲下来，抓住毫无戒心的动物，”Padian说。“在陆地上行走时，它的头和脖子可以移动到180度的弧度，能够完全看到周围的情况。”

近40年前，Padian与曾在法国发现翼龙足迹的古生物学家让-米歇尔-马津合作，描述了翼龙的降落技术。

"动物不得不扇动翅膀来拖延时间，减缓下降的速度。然后它用后脚着地，并进行小跳，"Padian说。"然后它放下前脚，伸直身体，走了过去。"

他说，研究小组之所以能够对风神翼龙的解剖学和行为进行详细的重建，是因为这些化石的状况非常好，几乎以其原始的三维形状保存下来。这对于动物化石来说是非常罕见的，特别是对于翼龙来说，它们的骨骼非常薄，通常会被压碎。

Padian承认，关于风神翼龙和一般的翼龙的问题仍然存在，例如翼膜的形状以及它们连接到身体的位置。他指出，腿的组织方式与鸟类和其他恐龙一样，膝盖向前指，而且它们在行走时把一只脚放在另一只脚前面。然而，它们不可能像蝙蝠那样将腿向侧面倾斜，因为蝙蝠有独特的髋关节，可以这样做。

正因为如此，翼龙的腿对于伸展翅膀是无用的，这表明翅膀只连接在身体上。翼龙可能类似于飞行中的鸟类，它们的腿收在下面。

所有的细节都将在网上供世人阅读和评论，这要感谢微软公司前首席技术官Nathan Myhrvold，他资助了各个团队准备专著，并支付了开放访问的费用。

Padian说：“把所有这些多年来参与研究的人聚集在一起，所有这些不同的方面，从发现的历史到动物的古代环境，到研究它的解剖学是什么样的，有多少种小动物，它如何行走、飞行和起飞等等，这真的很令人兴奋。把所有这些东西放在专著的一套论文中，是对这种动物的一种一站式服务。我们真的很高兴能够使它开放，感谢Nathan。”