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还记泥中曵尾时:有关蛇颈龙类的陆地行动能力的讨论

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IP属地:广东1楼2019-01-30 08:40回复
    我们常常能在早期的古生物复原图和影视作品(比如与恐龙同行第三集:险恶的海洋)当中看到蛇颈龙趴在海滩上或是在非常浅的水域内的场景,就像现在上岸产卵的海龟与在岸上晒太阳的鳍脚类动物一样。但蛇颈龙真的能像那些画和影视作品所描绘的那样,上岸登陆吗?
    这真是个有趣的问题。


    IP属地:广东2楼2019-01-30 08:41
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      如果蛇颈龙出于某种原因需要上岸,那么这个原因极有可能是为了产卵。不过,现在我们知道,蛇颈龙的生产方式可能是胎生,不必像海龟那样爬到海滩上产卵。因此,可以肯定,蛇颈龙不会为了产仔而耗费大量能量跑到陆地上去。


      虽然是在水中生产,但这并不能证明蛇颈龙就无法在陆地上运动,也不能证明它们不会离开海洋去寻找避难所(我觉得这有点扯,找避难所没必要大费周章地跑到岸上去,说搁浅了爬回海里倒有可能)或从海岸线上抓住猎物(如同冲滩捕鱼的宽吻海豚和亚马孙河豚)。而且,海豹海獭等也是胎生,但却是水陆两栖的。不管是因为什么原因到了岸上,蛇颈龙都必须移动,才能脱离困境。那么它们会以一种什么样的方式来推动自身前进呢?


      IP属地:广东4楼2019-01-30 08:46
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        首先我们来看一下现代的鳍足类在陆地上是怎样行走的
        海狮科

        海豹科


        IP属地:广东6楼2019-01-30 08:55
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          不过很显然,蛇颈龙既无法做到像海狮,海狗那样手脚并用地交替行进,也不能如海豹那般蠕动弹跳,用带爪的前肢拉动身体前进。
          蛇颈龙鳍状肢似乎不适合用于沿海基质。半水生物种,如海豹,其前肢有一定程度的关节,将其从鳍状肢或桨转变为行走肢体。(Mazouchova et al. 2013).有关节的肢体在松散的基底(如海滩、泥滩和其他海岸线位置常见的基底)上表现得相当好,因为它能够在动物移动时更好地控制力的分布。可以对产生的基底作出反应,以最大限度地提高升力和推进力。蛇颈龙鳍状肢既没有明显的骨关节,也没有明显的软骨区域能使得它们能够弯曲,所以它的鳍状肢形状是固定了的。固定形状的鳍状肢往往只能在沙地或泥地上滑行或挖掘,徒劳地在原地踏步,寸步难行。
          图为蛇颈龙鳍状肢的演化过程,可以看出鳍的形状是越来越适合游泳,而不是行走


          IP属地:广东8楼2019-01-30 08:59
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            同时海豹的的脊柱能非常适应头尾向的伸缩,纵向摆动,同时前肢上的爪子帮助海豹辅助后肢运动或者调节方向。这一点蜥形纲的蛇颈龙就做不到啦。受制于粗壮的肋骨和僵硬扁平的躯体,蛇颈龙的鳍对爬行的唯一贡献就是做出简单粗暴的推举动作。
            下图为灰海豹,海豹在陆上行走远不如海狮精通,不得不以弹跳来拖动自己。


            IP属地:广东9楼2019-01-30 09:00
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              如果蛇颈龙可以离开水,我们只得想象它们运动应该更类似于海龟:肚子紧贴在沙地上,用鳍状肢推拉自己。它们的体重和可能无法将身体抬离地面的能力预示着它们会将大部分能量用于克服地心引力和自身阻力。这将意味着没有足够的能量来使蛇颈龙本身那些用于向下拉动鳍状肢的强大肌肉群发挥作用(而这些肌肉本来是用来游泳的),也就不能够撑起他们的身体,推动他们前进。
              尽管对鳍状肢的确切运动仍存在争议,但基本上就是一种类似拍翼的动作。这便足够了,可能足以将蛇颈龙推到海岸线上陆地捕食者无法到达的地方。况且,蛇颈龙比其他海洋动物体重更轻:一头3米长的蛇颈龙体重约为217公斤,而9米的蛇颈龙重量只有2.8吨(Everhart 2000, Henderson 2006)。至于10到11米的薄板龙,冥河龙等,体重超过一头大型的象海豹。这表明许多中小型的蛇颈龙类或许可以冒险登陆。
              下图的邦氏长喙龙具有典型的蛇颈龙类特征,结实的腰带结构使它相比其他蛇颈龙更“易于”在陆地爬走。


              IP属地:广东10楼2019-01-30 09:01
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                蛇颈龙四肢的问题并没有就此止步,它们的腰带也不足以支撑它们在陆地上的重量。通过研究蛇颈龙化石上肌肉在肢骨的附着点留下的印痕,我们知道,附着四肢肌肉的所有主要骨头都位于身体下方并形成了大的片状结构,给那些用于向下拉动鳍状肢的肌肉的附着提供了很大面积。相反,蛇颈龙肩和骨盆带的上部区域肌肉发育较弱,没有足够大的面积附着肌肉来完成上冲程。因此,蛇颈龙具有强大的下冲力。
                虽然这足以在海上生活,但在陆地上,发育较弱的肩部和腰带只能提供弱小的支撑,从而阻碍运动。尽管髂骨和骶骨之间保持连接,但关节薄弱,因此不适合负重(O'Keefe and Chiappe 2011)。
                Brancasaurus brancai的骨盆,注意它那变窄的髂骨(ilium),髂骨最重要作用的是支撑身体,尺寸变小预示着蛇颈龙离开水后所面临的境况并不好

                Brancasaurus brancai的装架


                IP属地:广东11楼2019-01-30 09:04
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                  另外,蛇颈龙以脖子长、脑袋出名,而且它们的颈部和头部比同等大小的长有长颈或大头的陆栖爬行动物要更沉重。如果它们经常离开水域,就需要有强壮的肩部骨骼。但相反,蛇颈龙的肩胛骨很小。它们小小的肩胛骨为与稳定肩膀与身体有关的肌肉只留有很小的空间,而肩膀对于地面运动的支撑也很差( Rieppel 1989 for discussion, also Araújo and Correia 2015).
                  菱龙的胸部和肌肉组织,可以看出肱骨肌肉发达,肩胛骨与胸部相比很小


                  IP属地:广东12楼2019-01-30 09:06
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                    当然,蛇颈龙可能已经开发出一种替代肩胛骨和髂骨的方法来支撑头部和颈部的重量,例如增大颈部脊椎周围的肌肉。这一点有化石证据佐证。2017年在墨西哥发现的双臼椎龙科毛里西奥龙Mauriciosaurus保留有软组织痕迹。其脖子、四肢、躯干和尾巴都留下了印痕。其最大的特点就是让我们知道蛇颈龙类其实可能比我们想象得要“肥”,脖子也比原先认为的要粗。
                    Mauriciosaurus的化石,其保存程度异常地完好


                    然而,对于那些头大,颈长的种类,不管颈部肌肉增加了多少都无济于事,而且肩部和躯干前部的椎骨都不能提供足够的空间,让强大的颈部肌肉能够持续抬高颈部和头部。长时间努力抬起头的影响可能包括对运动的进一步阻抗,以及会对面部造成损伤。


                    IP属地:广东13楼2019-01-30 09:08
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                      最后但同样重要的是,我们要考虑到与蛇颈龙骨骼相关的大量软骨。大量未融合的骨骼和相互关联的骨骼之间松散的轮廓显示蛇颈龙的骨骼系统主要是通过大量软骨组织结合在一起的。这其中也包括肩关节和髋关节、腰带以及胃部和肋骨之间的区域。在水中,这些较软的连接不会引起任何问题,但在陆地上,软骨的柔韧性和柔软性可能会削弱骨骼的支撑力和强度。根据以上可以做出假设,岸上的蛇颈龙基本上是以蛮力四处移动,用它们的鳍状肢的运动推挤它们的重量,对抗阻力。
                      Meyerasaurus victor的化石,注意看它的保存完好的胸部、臀部和胃区域的骨骼。与许多入海的四足动物一样,蛇颈龙可能增生了比它们的陆生祖先更多的软骨。


                      IP属地:广东14楼2019-01-30 09:09
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                        看来,那些大型的蛇颈龙在岸上是难以动弹了。那么,那些小型的蛇颈龙呢?它们体重更轻,相对地所需要克服的阻力也要小得多,或许真的可以在海滩上活动“自如”?不过,不得不承认,从解剖学上讲,小型蛇颈龙与大型蛇颈龙具有相似的结构:不灵活的鳍状肢、有较多软骨的身体、头部和颈部的低承重能力。仅仅是尺寸缩小并不能解决所有问题。而且,蛇颈龙是大型海洋生物。最小的Thalassiodracon hawkinsi也有两米长,而一只长4.7米的雌性蛇颈龙其幼崽就有1.5米。大型海洋动物一般很少在靠近岸边的浅水区活动。所以中生代的海岸线可能不会有小型的蛇颈龙聚集的景象,即使假设它们具有优越的陆地移动能力。
                        Thalassiodraconhawkins,最小的蛇颈龙类之一。所谓“麻雀虽小五脏俱全”,和它的更大的表亲们一样,也具有同样的特征。


                        IP属地:广东15楼2019-01-30 09:12
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                          说到这也差不多该结束了。纵观整个演化史,我们看到蛇颈龙一步步地适应海洋的生活,尽管不如鱼龙和鲸豚完美,但到底还是告别了陆地。现实中蛇颈龙是不大可能上岸的。科学不会因为习惯和想当然而有所改变,复原古生物一定要牢牢记住这一点。最后,就用Mark Witton复原的Pliosaurus kevani来结尾吧。


                          IP属地:广东16楼2019-01-30 09:13
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                            来玩个余兴活动吧:如果沧老师被迫到了岸上,它能爬回去吗


                            IP属地:广东17楼2019-01-30 09:18
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                              可以吧,但要看离海多远,沧老师尾部肌肉还可以,能滚进去


                              来自Android客户端19楼2019-01-30 09:54
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