機器恐龍實驗揭示恐龍(和鳥類)如何長出翅膀

科學家們製造了一隻機器恐龍來嚇唬蚱蜢,這一切都是為了瞭解如此可悲的翅膀如何為史前動物提供進化優勢

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在任何群體中,並非所有成員都能成為可怕的霸王龍或雄偉的三角龍。總有一些成員註定是笨拙而彆扭的,長著永遠無法飛翔、只能拍打的短小渡渡鳥翅膀。

這就是尾羽龍的悲慘故事,這是一種身長三英尺的恐龍,生活在大約1.25億年前的今天的中國境內。在現代人看來,尾羽龍看起來像一隻迷你鴕鳥,但有著更長、扇形的尾巴,而且非常引人注目的是,它的翅膀甚至更小——就像把麻雀的翅膀粘在火雞身上一樣。這些翅膀實際上非常小,以至於古生物學家不得不努力解決它們為何存在的進化難題。

明尼蘇達大學古生物學博士生孫敏英說:“我們試圖弄清楚‘半個翅膀有什麼用?’”。“一個至少可以滑翔的全尺寸翅膀是有意義的。但我們有化石證據表明,恐龍擁有我們稱之為半個翅膀的東西。”


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理想情況下,一位有進取心的古生物學家會進行行為實驗,但這要求太高了。“你不可能真的走到野外去捕捉一隻長著半個翅膀的恐龍,”孫敏英說。“製造機器人是我們能做的第二好的事情。” 成果是1月25日發表在《科學報告》上的新研究,孫敏英和其他科學家在文中描述了他們使用機器尾羽龍模型(團隊將其命名為Robopteryx)進行的實驗

該機器人結合了九個電機,其排列方式旨在模仿古生物學家在尾羽龍化石中看到的關節。然後,研究人員裝飾了基本的Robopteryx,以模擬不同的潛在翅膀——將裸露的手臂與“近端原翅膀”(想象一下帶有羽毛腋窩的手臂)和“遠端原翅膀”進行比較,在“遠端原翅膀”中,羽毛僅出現在手臂的末端,如手指。

接下來,是時候進行一些受恐龍的遠親後代——鳥類——啟發的實驗了。Piotr Jablonski是首爾國立大學的野外生物學家,也是這項新研究的合著者,他一生都在研究鳥類,並且長期以來一直對一種名為驚飛炫耀的行為感到好奇。

一些鳥類,如北美嘲鶇 (Mimus polyglottos),透過突然展開翅膀或尾巴來炫耀,通常會展示出色彩鮮豔的圖案,以驚嚇出躲藏起來的美味昆蟲。Jablonski想知道,尾羽龍的短翅膀是否可能使這種小恐龍能夠使用驚飛炫耀作為一種狩獵策略——以及這種行為是否可能促進了成熟翅膀的發展。

Robopteryx團隊針對現代蚱蜢物種——中華稻蝗 (Oedaleus infernalis)——測試了他們機器人的各種原翅膀炫耀。這些昆蟲作為測試獵物很有吸引力,因為科學家已經繪製了它們的神經系統圖,因此研究人員可以觀察到這些動物的神經元對Robopteryx炫耀的反應。正如該團隊預測的那樣,當蚱蜢面對裝飾著手臂末端原翅膀的機器恐龍時,它們最有可能驚慌失措。

科學家們認為,這些發現支援了恐龍可能使用原始翅膀來驚嚇獵物的觀點。這種行為之所以奏效,是因為昆蟲不夠聰明,無法校準它們對不同捕食者的反應:雖然自動執行劇烈跳躍是一種躲避許多捕食者的有效技術,但它對那些使用驚飛炫耀的捕食者無效。Jablonski直言不諱地描述了蚱蜢在這種情景下的命運:“它們實際上是在飛向死亡,”他說。

Meghan Bartels 是一位常駐紐約市的科學記者。她於2023年加入《大眾科學》,現在是該雜誌的高階新聞記者。此前,她在Space.com擔任作家和編輯超過四年,並在《新聞週刊》擔任科學記者近一年,專注於太空和地球科學。她的作品也曾發表在《奧杜邦》、《鸚鵡螺》、《天文學》和《史密森尼》等出版物上。她畢業於喬治城大學,並在紐約大學的科學、健康與環境報道專案獲得了新聞學碩士學位。

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