恐龙研究“科学化”转向始于50年前:从足迹测速到颜色复原

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恐龙研究在近几十年出现显著转向。多位研究者指出,这一变化可追溯至约50年前:利兹大学动物学教授罗伯特·麦克尼尔·亚历山大提出一种基于足迹间距与体型估算动物速度的计算方法,并将其用于现代与已灭绝动物的比较研究。

该公式的适用范围使研究人员首次能够依据化石足迹对恐龙速度进行量化估算。亚历山大据此计算认为,不同恐龙的速度约在每秒1.0至3.6米之间(最高约13公里/小时),明显低于当时一些基于直觉的推测。

在20世纪70年代,恐龙研究领域也出现被称为“恐龙复兴”的变化。美国古生物学家罗伯特·巴克、约翰·奥斯特罗姆等人提出,恐龙可能更为活跃,甚至可能为温血动物,并与鸟类的起源相关。1996年起在中国发现的羽毛恐龙化石,为相关观点提供了进一步证据。

研究者回顾称,在亚历山大1976年的开创性工作之前,古生物学家对恐龙功能与行为的讨论多为“合理猜测”,往往难以检验。亚历山大的方法被视为推动古生物学引入可验证科学手段的重要节点,促使研究从推断走向可测试的假说体系。

现代技术进入古生物学研究

围绕恐龙的诸多问题——例如体色、奔跑速度、下颌如何运作以及成长到成年体型所需时间——现代古生物学家通常采用一套路径:先基于化石进行观察,再借助所谓“现生生物学工具箱”(从现代生物提炼的规律与观测框架)将其应用于远古情境,最后对恐龙行为与功能作出推断。

在速度研究上,亚历山大通过测量足迹并套用现代动物规律,指出大型恐龙不可能像赛马那样高速飞奔,这与部分早期设想相反。

在功能形态学方面,研究者也引入工程学方法评估恐龙的下颌与肢体运动。通过制作头骨或骨骼的三维模型,并采用与飞机、建筑及医疗假肢设计中类似的计算与测试框架,研究人员可估算下颌运动方式与力量,以及腿部运动能力。

相关进食力学计算显示,不同食肉恐龙的取食方式存在差异:一些可能会刺穿骨头,另一些则可能通过拉扯尸体撕下肉块。研究中提到,霸王龙的咬合力可达5万牛顿,被描述为足以将一辆汽车咬成两半。

在生长研究方面,扫描技术可用于观察蛋内胚胎;骨骼切片中的生长环可用于推断个体死亡时的年龄,从而估算生长速度。研究者据此提出,部分恐龙在生长高峰期每年体重可增加1至2吨。

关于霸王龙达到成年体重的时间,早期计算认为其约在20岁达到6至8吨。霍莉·伍德沃德及其同事的重新研究则认为更可能是30岁,该修正基于骨环计数与更大样本的体重估计。

从黑色素体推断体色

体色研究也出现进展。2010年,布里斯托尔大学、北京与耶鲁大学的合作研究发表了两种小型兽脚类恐龙——中国龙与始祖鸟——的颜色及色彩图案信息。

研究所用的“工具箱”来自现代鸟类:鸟类羽毛中的黑色素体包含不同变体的黑色素,可产生黑色、棕色、灰色或姜黄色等色调,不同黑色素体具有不同形状。研究者称,这些形状可在恐龙化石羽毛中保存下来,从而为复原色彩与图案提供依据。

相关化石所呈现的冠羽颜色以及翼羽、尾羽条纹等细节,被研究者解读为至少部分小型恐龙可能像某些现代鸟类一样,利用颜色进行竞争性展示。

仍有问题未解

研究者强调,上述成果均属于可被反证推翻的科学假说体系。文章同时提到,研究并不意味着所有问题已有答案,例如恐龙发出何种声音、如何交流仍缺乏确定结论。部分研究通过重建鼻腔结构推测某些恐龙可能发出“呜呜声”或“喇叭声”,但相关声音是否真实仍无法确认。

该文转载自《对话》(The Conversation)网站,采用知识共享许可协议。原文链接:https://theconversation.com/the-revolution-in-dinosaur-science-started-50-years-ago-heres-what-we-have-learned-278600


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