鱼龙是怎么游泳的？学术资讯

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研究人员分析了9只鱼龙的3D模型，展示了它们的进化背景。

鱼龙是一种迷人的已灭绝海洋爬行动物，生活在2.48亿至9.39亿年前的中生代。在漫长的进化过程中，它们的身体形状发生了很大的变化——从狭窄的蜥蜴状身体变成了更具流线型的鱼状身体。

近日，英国布里斯托尔大学的古生物学家利用计算机模拟和三维模型，发现了关于“中生代鱼龙如何游动”这一问题的更多细节。在发表于《英国皇家学会学报B辑：生物科学》的这项研究中，古生物学家对中生代鱼龙在游泳时的能量需求问题提出了新的解释。研究表明，即使是最早期的鱼龙，也能很好地为了适应环境而调整体型以使阻力最低、体积最大化，这与现代海豚类似。

人们认为，体型的变化，特别是通过减少身体赘余的部分，换言之，减少运动阻力，使它们成为了更加出色的游泳健将。如果鱼龙能在体重不变的情况下减少阻力，就会有更多的力量去游泳，或者说，游泳将会花费更少的力气，并由此游的距离更长或速度更快。

布里斯托尔大学地球科学学院古生物学博士Susana Gutarra说:“为了测试鱼形的身体是否有助于鱼龙减少游泳时的能量需求，我们制作了几种不同鱼龙的3d模型。”“我们还建立了一个宽吻海豚模型，这是一种可以在野外观察到的现存物种，我们可以通过它来验证我们的测试方法是否有效。”

水动力学专家、合作者 Colin Palmer博士补充说:“为了测试这些古老的爬行动物，Susana使用的是用于船舶设计的经典方法。在此方法中，实验人员用软件构建了一个‘虚拟水箱’，我们可以控制水箱中的温度、密度、速度或水等变量，从而在模拟情况下测量所有的合力。

图说：两个鱼龙和一只宽吻海豚的三维模型的水流计算模拟。

“我们把鱼龙模型放进这个‘水箱’里，模拟流体的流动情况，就像设计师测试不同船身形状以减少阻力、提高性能一样。”同样来自布里斯托尔地球科学学院的Mike Benton教授是这项研究的合作者，他说:“令我们吃惊的是，我们发现鱼龙数百万年来体型的巨大变化并没有真正减少阻力。”

“它们本身的形态都是低阻力的，并且它们的身体形状从细长型变成了海豚状一定是由其他原因造成的。体型的大小似乎也很重要。”

Susana Gutarra补充说:“早期的鱼龙体型很小，只有水獭那么大，后来的鱼龙则长到了5-20米。当我们测量不同体型的不同流量时，我们发现大体积减少了稳定游泳时的单位质量的能量需求。”

布里斯托尔地球科学学院的另一位合作者Benjamin Moon博士说：“鱼龙的游泳方式在进化过程中改变了。最原始的鱼龙靠身体的起伏游动，后来它们有了一条明显的尾巴，于是它们便靠拍打尾巴来进行游动，这给了它们更高、更连续的游泳效率。”

然而，研究者发现，一些非常早期的鱼龙，如Utatsusaurus，尽管它们靠摆动身体来游动，但由于体型庞大，可能非常适合耐力游泳。他们的研究结果为鱼龙的生态学研究提供了一个非常有趣的视野。

Susana Gutarra总结道：“游泳是一种非常复杂的现象，其中有些方面特别难以在化石动物身上进行测试，比如运动过程。”“将来，我们可能会看到鱼龙在水中移动的模拟。目前，在静态滑行位置模拟鱼龙，使我们能够将研究重点放在它们的形态上，最大限度地减少我们对其运动的假设，并允许我们比较相对较大的模型样本。”

科界原创

编译：谢韵蒙

审稿：西莫

责编：张梦

期刊来源：《英国皇家学会学报》

期刊编号：0962-8452

原文链接：

https://phys.org/news/2019-03-scientists-ichthyosaurs-virtual-tanks.html