北京9月16日電 (記者 孫自法)在約1.45億年至6600萬年前的白堊紀(jì)，作為地球上陸地霸主之一的獸腳類恐龍，它們奔跑起來最快能有多快？
研究得出時速可達(dá)45公里
中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所汪筱林研究員團(tuán)隊與合作伙伴一起，最近在內(nèi)蒙古西鄂爾多斯國家級自然保護(hù)區(qū)(鄂托克恐龍遺跡化石國家級自然保護(hù)區(qū))發(fā)現(xiàn)多條白堊紀(jì)獸腳類恐龍行跡化石，研究得出其時速可達(dá)45公里。
本次研究的內(nèi)蒙古鄂托克恐龍遺跡化石國家級自然保護(hù)區(qū)新足跡生態(tài)復(fù)原圖。(巴西國家博物館：毛里利奧·奧利維拉 繪圖)
研究團(tuán)隊對全球已發(fā)表獸腳類恐龍奔跑行跡進(jìn)行系統(tǒng)整理和統(tǒng)計，結(jié)果顯示，這次在內(nèi)蒙古鄂托克發(fā)現(xiàn)的中型獸腳類足跡的奔跑速度為目前全球范圍內(nèi)白堊紀(jì)獸腳類足跡中奔跑速度最快，不僅刷新以往記錄，也為了解中型獸腳類恐龍的極限奔跑能力提供重要化石證據(jù)。
這一恐龍行跡(行動足跡)化石重要發(fā)現(xiàn)及研究成果，由中國科學(xué)院古脊椎所、沈陽師范大學(xué)和內(nèi)蒙古西鄂爾多斯國家級自然保護(hù)區(qū)管理局共同完成，相關(guān)論文近日以中英文發(fā)表于《中國科學(xué)：地球科學(xué)》(SCIENCE CHINA Earth Sciences)學(xué)術(shù)期刊上。
論文通訊作者汪筱林研究員指出，全球范圍內(nèi)已知非鳥獸腳類恐龍奔跑行跡的記錄十分稀少，目前僅在中國、韓國、美國、法國、澳大利亞、南非和西班牙有零星發(fā)現(xiàn)，此類行跡的造跡者幾乎均為中小型個體，且行跡長度普遍較短，推測小型或中型獸腳類恐龍可能僅能在較短時間內(nèi)維持高速奔跑。
如何研究恐龍的奔跑速度
汪筱林介紹說，非鳥獸腳類恐龍的極限奔跑速度一直是古生物學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。運(yùn)動能力尤其是奔跑速度，直接關(guān)系到恐龍的捕食與避敵能力。目前，相關(guān)推斷主要依托生物力學(xué)分析、獸腳類恐龍行跡的化石記錄兩類證據(jù)。
本次研究的相關(guān)示意圖。汪筱林 供圖
其中，在足跡學(xué)方面，足跡化石作為重要的遺跡化石類型之一，不僅可以彌補(bǔ)骨骼化石記錄的不完整性，更重要的是可以推斷造跡者的行走姿態(tài)和運(yùn)動速度等生態(tài)習(xí)性，這是骨骼化石無法直接提供的。
盡管通過行跡估算速度存在一定誤差，但利用復(fù)步長、相對復(fù)步長(復(fù)步長與臀高之比)等參數(shù)推斷運(yùn)動狀態(tài)已是常用方法。早期學(xué)者通過觀察馬、鴕鳥、沙鼠等現(xiàn)生動物，建立速度、臀高與復(fù)步長之間的經(jīng)驗(yàn)公式。后續(xù)研究不斷優(yōu)化這些模型，使其更適用于快速奔跑狀態(tài)下的估算。
例如，此前對美國猶他州早侏羅世獸腳類行跡用兩種方法計算，其速度分別為49公里/小時和45±5.4公里/小時等，很可能反映了獸腳類恐龍的奔跑極限。
4條行跡和2個孤立足跡
論文第一作者、沈陽師范大學(xué)李陽博士稱，內(nèi)蒙古鄂托克是全國唯一一個以保護(hù)恐龍足跡為主的國家級自然保護(hù)區(qū)，保護(hù)區(qū)內(nèi)下白堊統(tǒng)地層主要由淺湖相沉積組成，其砂巖層中保存有多層位、多類型和數(shù)量大的非鳥獸腳類恐龍、蜥腳類恐龍、鳥類和龜鱉類等足跡，對早白堊世脊椎動物的組成面貌、造跡者的行為習(xí)性及古環(huán)境分析提供了實(shí)證。
近幾年，西鄂爾多斯國家級自然保護(hù)區(qū)管理局與汪筱林團(tuán)隊等合作進(jìn)行化石保護(hù)的同時，根據(jù)保護(hù)區(qū)需求，圍繞保護(hù)區(qū)重點(diǎn)區(qū)域開展資源調(diào)查等工作，不僅發(fā)現(xiàn)大量足跡新地點(diǎn)、新層位，也發(fā)現(xiàn)一批具有重要科學(xué)價值的足跡化石。
本項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)一處新的足跡化石地點(diǎn)，識別出大型和中型兩種類型足跡化石，共計由64個足跡組成4條行跡和2個孤立足跡。
其中，一條獸腳類行跡(T1)由5個連續(xù)足跡組成，單個足跡平均長25.25厘米，趾遠(yuǎn)端印痕最深，向近端逐漸變淺，近端未保留或保存較淺的印痕，爪跡尖銳，趾部形態(tài)較短而寬，被歸入實(shí)雷龍足跡科，因化石不完整，所以屬種未定。其行跡長10.6米，復(fù)步長為5.3米。依據(jù)造跡者臀高、體長與足跡長度的關(guān)系，推測該造跡恐龍的臀高約1.01米，體長約2.65米，顯示造跡者正處于高速奔跑狀態(tài)。
按照當(dāng)前學(xué)術(shù)界對快速奔跑行跡速度重建的主要技術(shù)方案，該中型獸腳類恐龍造跡者處于快速奔跑狀態(tài)，利用目前常用的兩種方法計算其奔跑速度分別高達(dá)45公里/小時和41±4.9公里/小時。
生物力學(xué)獲化石證據(jù)支持
李陽說，另外3條行跡(T2-T4)和2個孤立足跡為大型獸腳類恐龍所留，單個足跡平均長約44.92厘米，爪跡較鈍且中趾爪跡較明顯，復(fù)步長較小為2.5米，根據(jù)特征，將其歸入實(shí)雷龍足跡科洛克里查布足跡。
本次研究發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)的恐龍足跡化石分布圖(紅色為快速奔跑行跡)。汪筱林 供圖
依據(jù)造跡者臀高、體長與足跡長度的關(guān)系，推測行跡T2-T4造跡者為大型獸腳類恐龍，臀高約1.5-1.8米，體長約4-4.8米。這3條大型獸腳類恐龍行跡的造跡者處于正常行走步態(tài)，其對應(yīng)的運(yùn)動速度為6-8公里/小時。
這3條行跡和2個孤立足跡都屬于洛克里查布足跡，為同一類大型獸腳類恐龍所留。2024年8月，研究發(fā)現(xiàn)其中T2保存最長，由50個足跡組成，行跡長約60米，但近期通過對行跡起始位置覆蓋的表面泥土進(jìn)行清理，已出露足跡69個，行跡長度增加至81米，成為目前中國獸腳類恐龍最長行跡記錄，推算造跡恐龍臀高約1.8米，體長約4.8米。
汪筱林表示，內(nèi)蒙古鄂托克地區(qū)發(fā)現(xiàn)的快速奔跑行跡是由中型獸腳類恐龍所留，其奔跑速度達(dá)45公里/小時，與各類生物力學(xué)模型分析所推斷的中型獸腳類恐龍的極限奔跑速度高度吻合，雖然不同學(xué)者估算速度略有不同，但與這次研究的45公里/小時的化石記錄非常接近，從而為生物力學(xué)的研究提供直接的化石證據(jù)。
他認(rèn)為，值得注意的是，新發(fā)現(xiàn)的快速奔跑行跡與大型獸腳類恐龍行跡共存，可以大致推測造跡恐龍之所以會快速奔跑的原因，一方面可能是為了捕獵食物，另一方面也不排除躲避大型獸腳類恐龍的捕殺。(完)
【編輯:胡寒笑】