早期的有翼恐龍無法飛行，但它們可以奔跑?，F(xiàn)在，在機(jī)器恐龍和戴著人工翅膀的幼年鴕鳥的幫助下，一項(xiàng)研究表明，恐龍的奔跑步態(tài)致使其翅膀拍打，這可能是鳥類飛行進(jìn)化前夕的情景。

尾羽龍是一種孔雀大小的恐龍，有著羽毛狀和翼狀的前肢，生活在大約1.25億年前?？茖W(xué)家在5月2日的PLOS Computational Biology網(wǎng)站上報(bào)告稱，此恐龍若以每秒2.5至5.8米的速度運(yùn)行會(huì)使其身體產(chǎn)生振動(dòng)，使其翅膀猛烈地晃動(dòng)。如果的確如此，那么可能表明一些恐龍必須在它們能夠飛行之前先能夠奔跑——這為最早的飛行鳥類究竟是撲動(dòng)翅膀還是展翅滑翔的長(zhǎng)期爭(zhēng)論增添了幾道新的波瀾。

上圖：尾羽龍還原圖

一些研究人員認(rèn)為，生活在大約1.5億年前的原始鳥類，如始祖鳥，其羽毛中纖細(xì)的軸經(jīng)受不了強(qiáng)力的撲動(dòng)，因此認(rèn)為這種動(dòng)物可能在樹木之間滑行。其他研究人員分析早期有翼恐龍，例如生活在大約1.2億年前的小盜龍，其翅膀長(zhǎng)度，輕盈的身體和強(qiáng)大的后肢，表明這些早期的飛行者可能已經(jīng)能夠躍入空中而不需要滑行。最近一項(xiàng)關(guān)于始祖鳥翅膀的研究發(fā)現(xiàn)，除了羽毛之外，它的上肢骨骼足夠堅(jiān)固，能夠承受短暫的主動(dòng)撲翼飛行。

這項(xiàng)新研究采用了不同的方法，從對(duì)早期飛行類恐龍的解剖學(xué)轉(zhuǎn)向了無法飛行的恐龍——雖然這些恐龍有一對(duì)早期形式的翅膀。 尾羽龍跟始祖鳥相比就像鴕鳥跟麻雀一樣，身體太大，不大配合它那對(duì)迷你的翼狀前肢。但是跟始祖鳥一樣，它是一種手盜龍，這個(gè)類別包括了鳥類和非鳥類恐龍的群體。尾羽龍也有幾種鳥類特征，包括前肢上跟現(xiàn)代鳥類的羽毛類似的羽毛狀體毛，羽支從中央羽管向側(cè)面展開。

上述研究的作者之一，北京清華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)者趙景山說，像現(xiàn)代鴕鳥或鴯鹋一樣，尾羽龍可能跑得很快。 這些因素使得這種恐龍成為檢驗(yàn)奔跑如何在飛行演變中發(fā)揮作用的合適候選。

研究團(tuán)隊(duì)希望看到尾羽龍跑步的步態(tài)是如何帶動(dòng)其前肢的，例如可能會(huì)讓其前肢不由自主地?fù)鋭?dòng)。假設(shè)如果振動(dòng)足夠強(qiáng)，翅膀足夠大且足夠強(qiáng)，這種撲動(dòng)就可以產(chǎn)生足夠的升力使其整個(gè)身體離開地面。

這是一個(gè)機(jī)械問題，因此研究人員采用了機(jī)械學(xué)的方法。在清華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)者Yaser Saffar Talori的帶領(lǐng)下，該團(tuán)隊(duì)將恐龍視為一個(gè)簡(jiǎn)化的質(zhì)量和彈簧系統(tǒng)。研究人員將恐龍劃分為不同的質(zhì)量部分——身體，左、右翼，右腿和左腿，頸部和頭部以及尾部——然后設(shè)想每一塊的質(zhì)量部分都通過彈簧連接到其他部分。跑步引起的撞擊會(huì)在整個(gè)身體產(chǎn)生振動(dòng)。

上圖：簡(jiǎn)化了的機(jī)械學(xué)尾羽龍模型

根據(jù)其骨架比例，該團(tuán)隊(duì)估計(jì)尾羽龍可以達(dá)到每秒約8米的最大奔跑速度。但模擬表明，即使在每秒約2.5至5.8米的較低速度下，恐龍的步態(tài)也會(huì)產(chǎn)生足夠強(qiáng)烈的振動(dòng)，導(dǎo)致它的翅膀拍打。

機(jī)器恐龍和活鴕鳥將這個(gè)估算付諸了實(shí)踐。在制作出了真身大小的機(jī)器尾羽龍后，研究人員將其置于跑步機(jī)上。他們還找來了幾只幼年鴕鳥，每只鴕鳥體重與中等重量的尾羽龍相同，約為5公斤。配有傳感器的人造翅膀可以檢測(cè)升力、推力或阻力，然后對(duì)其奔跑狀態(tài)進(jìn)行了觀察。該團(tuán)隊(duì)還在此人造翅膀上測(cè)試了五種不同的羽毛尺寸。

研究表明，這些額外的測(cè)試驗(yàn)證了模擬的結(jié)果：尾羽龍會(huì)在它運(yùn)行時(shí)撲動(dòng)翅膀。人造鴕鳥翼試驗(yàn)表明，羽毛越長(zhǎng)，鴕鳥的升力就越大，盡管它們從來沒有得到足夠的升力來實(shí)際離開地面。這一結(jié)果表明，這種被動(dòng)的翅膀撲動(dòng)可能是后來主動(dòng)翅膀撲動(dòng)的演化前兆。

上圖：機(jī)器尾羽龍

對(duì)此結(jié)果，其他研究者并不完全肯定。在第一只鳥類祖先（例如始祖鳥）開始飛行之后，尾羽龍生活了大約2500萬年，因此恐龍不是鳥類的直接祖先，不能將其形態(tài)視為祖先鳥的100％等效模型。

另有學(xué)者不相信此研究能夠說明尾羽龍必須在跑步時(shí)撲動(dòng)它的翅膀，因?yàn)榇搜芯繉ⅧB類簡(jiǎn)化為質(zhì)量和彈簧，而活的動(dòng)物遠(yuǎn)比這復(fù)雜得多。例如，動(dòng)物可能通過使用肌肉將前肢靠近身體來避免被動(dòng)撲動(dòng)造成的阻力。

被動(dòng)撲動(dòng)可能只是鳥類在飛行進(jìn)化中兩個(gè)更大的里程碑——雙足奔跑和主動(dòng)撲動(dòng)——之間的一個(gè)過渡進(jìn)程。