
10月23日,记者从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所获悉,由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、英国皇家兽医学院、英国克莱姆森大学组成的国际合作团队已启动。美国和日本东京大学的研究人员通过对现代美洲鳄鱼和化石鳄鱼的比较研究,揭示了生物力学效应四足动物肢体姿势的变化。
美洲鳄鱼后肢的肌肉骨骼模拟。图片提供:中国科学院古脊椎动物研究所
这篇关于古生物学演化的重要研究文章于北京时间当天凌晨发表在国际学术期刊《Science Advances》上。一个国际研究小组利用美洲鳄后肢的生物力学模拟,揭示了四足动物肢体姿势变化与体型演变之间的关系。
该论文的第一作者、通讯作者、中国科学院古脊椎动物研究所副研究员饭岛雅也表示,这一假设是该研究团队首先提出的。换句话说,如果更直立的肢体姿势可以减少所需的肌肉力量和四肢骨骼的负荷应力,这可以为拉尔的进化提供生物力学基础。蒙古包的体型以四足动物为单位。
大型恐鳄 (TMM43632-1) 的骨骼重建。上图1.6米高的人体骨骼(Artec 3D)仅供比例参考。图片提供:中国科学院古脊椎动物研究所
为了验证这一假设,研究团队利用计算模型和生物力学模拟,对美洲鳄的后肢在多种体型和肢体姿势下进行了模拟和分析。然后,他们将模型扩大到白垩纪晚期大恐鳄的大小(8.7 米长、3.7 吨),以研究这种巨型鳄鱼的陆地运动能力。
研究发现,虽然体型较大的鳄鱼难以产生足够的肌肉力量来支撑自己的体重并保持四肢骨骼的张力,但恐鳄表明它们可能没有足够的肌肉和骨骼能力来支撑其庞大的身体。通过将四肢置于更直立的位置,您可以减少四肢骨骼承受压力。
由于 (A) 体形和 (B) 肢体姿势的差异而导致鳄鱼股骨张力的变化(小田隆绘制的鳄鱼和恐鳄插图)。图片提供:中国科学院古脊椎动物研究所
研究人员得出的结论是,肢体姿势从外展位置到直立位置的变化可能通过放松生物力学限制为四足动物进化出更大的体型提供条件。这一发现符合四足动物体型上限从二叠纪到三叠纪逐渐增大的进化趋势。 (或更多)
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