如何讓鷹頭馬身有翼獸飛翔以及其他奇思妙想

奇幻生物出現在世界各地文化的 myth 和傳說中。 這些生物形態各異。 有些奔跑、爬行、游泳或 burrow。 它們中的許多都會飛。 作為研究化石鳥類和翼龍的古生物學家（哈比卜）和為書籍和電影設計生物的插畫家（惠特拉奇），我們對飛行的生物力學以及如何逼真地描繪飛行野獸特別感興趣。 我們最近合作出版了一本關於該主題的書，名為飛行怪物：圖解飛行脊椎動物（將於 2021 年由 Design Studio Press 出版），該書涵蓋了真實和虛構的動物。 在接下來的篇幅中，我們將對書中描繪的三種奇異生物進行評論，並解釋支撐它們的科學，同時將它們紮根於現實。

重塑經典：飛馬

支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。 透過購買訂閱，您將有助於確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事。

飛馬在 myth 和故事中比比皆是。 最著名的大概是珀伽索斯，希臘傳說中的飛馬，當英雄珀爾修斯砍下蛇髮女妖美杜莎的頭顱時，它從美杜莎的血液中誕生。 稍微不太為人所知的是鷹頭馬身有翼獸，一種半馬半鳥的掠食者，它既能在地面上像馬一樣疾馳，又能躍入空中像鷹一樣飛翔。

我們將經典的鷹頭馬身有翼獸重新想象為馬和翼龍的混合體。 這種混合體將使這種動物能夠在馬的大小起飛。 幾個因素似乎有助於巨型翼龍（如風神翼龍、Cryodrakon 和 Hatzegopteryx）在保持飛行能力的同時達到如此巨大的體型：它們的骨骼相對於其強度而言很輕，它們的翅膀由肌肉和皮膚膜形成，而不是由相對較重的羽毛形成，並且它們可能同時使用摺疊的翅膀和後肢從地面上推開，然後將自己彈射到空中——這比僅由後肢執行的跳躍更有力。 就像這些翼龍一樣，我們的鷹頭馬身有翼獸（實際上是鷹翼馬）可以使用它的翅膀作為跳躍肢體來執行起飛。

這種起飛方式適用於前肢兼作翅膀的四足飛馬，也適用於翅膀是第三對肢體的六足飛馬。 在後一種情況下，翅膀與四條奔跑的肢體串聯，以更伸展的姿勢推向地面。 這兩種配置有不同的考慮因素：構建具有飛行能力的六足動物需要堆疊肩胛骨，而四足動物則需要完全重建肩膀，因為真正的馬無法將前肢抬到側面，更不用說抬到背部上方了。

為了起飛而將翅膀與地面接觸，使翅膀肌肉發揮雙重作用，是將馬大小的幻想生物送入空中的最現實方法。 憑藉脊椎動物典型的肌肉生理學和骨骼強度，以及略微類似於翼龍的四足體型，800 磅可能是這種生物在仍能飛行的前提下可能達到的最大重量。 如果飛馬的骨骼中有很多氣腔，就像巨型翼龍那樣（也像今天的許多鳥類一樣），那麼它的重量可能小於 800 磅，並且仍然可以保持全尺寸的馬的外形。 或者，新增比巨型翼龍更大的肌肉或更長的肢體用於跳躍可能會提高尺寸限制。 憑藉正確的解剖結構，即使是 1,200 磅重的飛馬也能飛翔。

在我們的鷹頭馬身有翼獸中，背部的肌肉驅動上劃，胸部的肌肉驅動下劃，就像活著的蝙蝠和早已滅絕的翼龍一樣。 相比之下，鳥類的胸部同時擁有這兩組肌肉。 採用蝙蝠或翼龍式的飛行肌肉排列，胸部可以達到合理的尺寸。 相比之下，如果採用鳥類式的排列，胸部將不得不變得非常大，以至於顯得笨拙。 蝙蝠或翼龍的狀況也是六足身體計劃的更現實的選擇，在這種計劃中，堆疊的肩胛骨使得鳥類式的肌肉結構成為不可能。

描繪形而上學：聖經中的天使

儘管天使在猶太教-基督教的故事、藝術和傳統中佔據中心地位，但在現存的宗教 texts 中很少有關於天使的任何身體細節的描述。 在現代的詮釋中，這些天上的生物通常被描繪成有翅膀的人類，但聖經中關於天使的少量文字描述表明，天使的形態要複雜得多：許多天使被描述為令人恐懼，據說任何遇到他們的人都會被恐懼所淹沒。 聖經的兩本書——《啟示錄》和《以西結書》——包含了最詳細的身體描述。 兩者似乎都描繪了相同的四個天使，有時被稱為四活物。

這兩部 text 中的描述在某些細節上達成一致，但在一些值得注意的方面存在差異。 在《啟示錄》中，這些強大的天使被描繪成類似於獅子、牛、人和鷹。 相反，根據《以西結書》，只有他們的臉像這些生物。 《啟示錄》中的天使有三對翅膀；《以西結書》中的天使有兩對覆蓋著眼睛的翅膀，他們的飛行被描述為“盤旋”，在天使繞著上帝的寶座 flutter 時，周圍環繞著大量的雷聲、閃電和電漿。

早期的一個著名詮釋，由三世紀的主教和基督教殉道者維克多林努斯·佩陶普及開來，將這四個生物等同於四福音書作者。 在這種理解中，獅子代表馬可，牛代表路加，鷹代表約翰，人代表馬太。

我們描繪了馬太，主要是按照《以西結書》中的描述，儘管，像《啟示錄》中那樣，只有一張臉（《以西結書》給了每個天使四張臉）。 我們還從化石記錄中汲取了真實世界的靈感。 對於身體計劃，我們借鑑了小盜龍，一種有四個翅膀的飛行恐龍。 最近的研究得出結論，小盜龍及其近親可能透過拍打前翅並在身體下方保持後翅來飛行，以幫助保持穩定性和 maneuverability。 因此，我們的馬太擁有拍打的、推進式的前翅，並且他垂直地保持著他的後翅。

對於整體比例，我們轉向了已知的最大的空中動物：巨型 Azhdarchid 翼龍。 這些飛行爬行動物包括諸如風神翼龍和Cryodrakon之類的動物，它們的體重都增長到數百磅，翼展超過 30 英尺。 這些巨大的翼龍是奇怪的“前置”動物，有著巨大的頭部、頸部、胸部和手臂。 我們對馬太的渲染以類似人類（但明顯是外星人）的頭部為特色，頂部是巨大的Cryodrakon風格的頸部。 擴大的胸部容納了大型飛行肌肉，翅膀的相應前掠使升力中心與質量中心對齊。 由此產生的生物既宏偉又可怕——而且在生物力學上是可行的。

無翼飛行：亞洲龍

亞洲龍，尤其是中國、越南和日本神話中的龍，在解剖學上以可信的方式來表現它們是具有挑戰性的，因為這些生物始終被描繪成在沒有翅膀的情況下飛行。 它們通常具有蛇形的身體計劃，但在傳統 lore 中，它們與蛇無關。 相反，這些龍通常被描述為具有哺乳動物和魚類，尤其是鯉魚的共同特徵，並且它們與河流、雨水、閃電和風暴有關。

為了從真實世界中找到好的模型來使用，我們轉向了無翼飛行的活體動物。 金花蛇屬的滑翔蛇做得非常出色，在沒有任何肢體的情況下一次飛行數十英尺。 它們在空中滑翔時會進行一系列 S 形曲線和扭轉運動，這很好地近似了中國和日本傳統藝術中經常描繪的飛龍蜿蜒曲折的路徑。 （中國的舞龍者以九人或更多人的團隊合作，用杆子移動龍，形成流動、彎曲的圖案。） 金花蛇屬也完全來自東南亞，這使得它成為在區域上合適的蛇群，可以用來為我們的龍建模。 就像金花蛇一樣，我們解剖學上合理的亞洲龍透過展平身體並在空中形成 S 形曲線來建立其主要的飛行表面。 為了解釋龍的巨大尺寸，我們沿著身體和肢體添加了一些額外的“蹼”，以擴大飛行表面。

我們借鑑了真實世界中的其他不尋常的蛇，包括馬達加斯加葉鼻蛇（Langaha 屬），以開發傳統藝術中描繪的龍的“鬍鬚”。 這些蛇的吻部長有一個長而靈活的附屬物。 透過取這樣一個突起並將其分裂，我們為我們的龍創造了一組類似鬍鬚的結構。 亞洲藤蛇（Ahaetulla 屬）啟發了它狹窄的臉、水平的瞳孔和眼睛上方的稜脊。

這條龍與森林溪流有關。 它會游泳、攀爬和滑翔，這使它成為一種可怕且適應性強的掠食者。 我們為這種構造所參考的所有蛇都專門捕食蜥蜴。 它們的毒牙位於下頜後部，它們的毒液會麻痺其他爬行動物。 事實上，在許多地區，蜥蜴和蛇最重要的掠食者是其他蜥蜴和蛇。 考慮到這一點，我們想象對幼年西方龍（也就是說，有翅膀的龍）的最大威脅是其他龍——特別是來自東方的蛇形、無翅龍。 因此，我們對生物學靈感的運用幫助我們填補了我們龍的整個生態。 透過考慮真實動物的形態和功能之間的關係，我們可以從新的角度想象神話生物，無論是在解剖學上還是在行為上。