研究发现巨大的身体有助于具有极长颈部的远古海洋爬行动物轻松游动
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发布时间：2022-11-19 10:05
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时间：2024-10-15 08:01
一项新的研究发现，巨大的身躯可以帮助具有超长脖子的已灭绝的海洋爬行动物游泳。根据布里斯托尔大学科学家的新研究结果，在决定水生动物游泳的能量经济性方面，身体大小比身体形状更重要。2022年4月28日发表在《通讯生物学》杂志上的这项研究表明，大的身体有助于克服极端形态产生的额外阻力，驳斥了长期以来关于存在低阻力的最佳体形的看法。
这项研究的一个重要发现是，已灭绝的精英龙的巨大脖子确实增加了额外的阻力，但这被大型身体的进化所补偿。
四肢动物或"四肢脊椎动物"，在过去的2.5亿年里反复返回海洋，它们有许多形状和大小，从长度超过25米（82英尺）的流线型现代鲸鱼，到有四个脚蹼和超长脖子的已灭绝的蛇颈龙目，甚至还有已灭绝的鱼形鱼龙。
水生四足动物的3D模型
海豚和鱼龙有类似的身体形状，适应于在水中快速移动，身体构造让水的阻力非常低。另一方面，在中生代与鱼龙并存的多足龙，其身体完全不同。它们用来在水下飞行的巨大的四只脚蹼，以及不同的颈*度，在现有活着的动物中是不存在的。有些古爬行生物的颈*达20英尺（6米）。这些脖子可能有助于它们捕捉快速移动的鱼，但也被认为会使它们变得更慢。
直到现在，人们还不清楚形状和大小是如何影响这些多样化的海洋动物游泳的能量需求的。领导这项研究的布里斯托尔大学地球科学学院和伦敦国家 历史 博物馆的古生物学家Susana Gutarra Díaz博士解释说。"为了测试我们的假设，我们创建了各种三维模型，并对多足类动物、鱼龙和鲸类动物进行了计算机流动模拟。这些实验是在计算机上进行的，但它们就像水箱实验一样"。
计算机模拟流过蛇颈龙（plesiosaur）的三维模型
参与该项目的工程师Colin Palmer博士说。"我们表明，尽管多足龙由于其独特的身体形状，确实比鱼龙或同等质量的鲸鱼遇到更多的阻力，但这些差异相对较小。我们发现，当考虑到尺寸时，群体之间的差异变得比形状差异小得多。我们还表明，被广泛用于将这些水生动物划分为效率较高或较低的体长与直径之比，并不是低阻力的一个好指标"。
蛇颈龙是一个已灭绝的多足类动物家族。它们有最长的颈部，生活在白垩纪的Hauterivian到Maastrichtian阶段。他们的食物被认为主要包括甲壳类和软体动物。对这些模型的模拟显示，过了某个点，脖子就会增加额外的阻力，这可能会使游泳变得费力，这个'最佳'的脖子极限大约是动物躯干长度的两倍"。
另一位合作者和海洋爬行动物专家Benjamin Moon博士继续说道。"当我们以真实尺寸的保存完好的化石为模型，检查了大量的双壳类动物样本时，结果发现大多数双壳类动物的脖子都低于这个高阻力阈值，在这个阈值内，脖子可以变长或变短而不增加阻力。但更有趣的是，我们表明，具有极长脖子的双脊龙也进化出了非常大的躯干，这就弥补了额外的阻力。"
这项研究表明，与流行的知识相反，脖子很长的有尾龙并不一定比鱼龙和鲸鱼游得慢，这部分归功于它们庞大的身体。在蛇颈龙群体中，脖子的比例变化非常快。这证实了蛇颈龙在狩猎方面的优势，但它们无法利用这种适应性，直到它们变得足够大，以抵消身体上的高阻力的代价。
研究表明，大型水生动物可以负担得起疯狂的形状，就像蛇颈龙那样。但也有*：身体尺寸不能无限大，因为对非常大的尺寸也有一些*。我们观察到的最大颈*度，似乎是为了平衡狩猎的好处与生长和维持如此长的颈部的成本。换句话说，这些非同寻常的生物的脖子在进化过程中与整个身体尺寸保持平衡，可以使水的阻力降到最低。
