作者:崔雪芹 来源:中国科学报 发布时间:2025/9/16 15:42:22
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内蒙古鄂托克发现白垩纪兽脚类恐龙最快奔跑行迹

 

近日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所汪筱林团队与沈阳师范大学和内蒙古西鄂尔多斯国家级自然保护区(鄂托克恐龙遗迹化石国家级自然保护区)管理局合作,发现并研究了白垩纪奔跑速度最快的兽脚类恐龙行迹,速度可达45 km/h,为深入了解中型兽脚类恐龙的奔跑能力提供了最新的实证。这一研究成果以中英文形式发表在《中国科学:地球科学》上。

内蒙古鄂托克恐龙遗迹化石国家级自然保护区新足迹生态复原图(巴西国家博物馆毛里利奥·奥利维拉绘)

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论文通讯作者汪筱林告诉《中国科学报》,本研究对全球已发表的兽脚类恐龙奔跑行迹进行了系统整理和统一计算,结果显示,这次在内蒙古鄂托克发现的中型兽脚类足迹的奔跑速度,为目前全球范围内白垩纪兽脚类足迹中奔跑速度最快的,刷新了以往的记录,这一发现也为了解中型兽脚类恐龙的极限奔跑能力提供了重要的化石证据。

兽脚类恐龙能跑多快?两大证据揭示奔跑极限速度

非鸟兽脚类恐龙的极限奔跑速度一直是古生物学界关注的热点问题。运动能力,尤其是奔跑速度,直接关系到恐龙的捕食与避敌能力。目前,相关推断主要依托两类证据:一是生物力学分析,二是兽脚类恐龙行迹的化石记录。

据汪筱林介绍,在生物力学方面,最初研究从比较解剖学入手。有国外学者通过对比现生脊椎动物,提出小型双足恐龙虽灵活性高,但速度可能不及现代鸵鸟、袋鼠等动物。随着研究方法不断拓展,学者们陆续借助骨骼强度分析、地面反作用力模型、肌肉重建等多种手段,逐渐形成共识:大型兽脚类恐龙多以行走或慢跑为主,而中小型则可能具备较强的奔跑能力。

在足迹学方面,足迹化石作为重要的遗迹化石类型之一,不仅可以弥补骨骼化石记录的不完整性,更重要的是可以推断造迹者的行走姿态和运动速度等生态习性,这是骨骼化石无法直接提供的。尽管通过行迹估算速度存在一定误差,但利用复步长、相对复步长(复步长与臀高之比)等参数推断运动状态已是常用方法。

早期学者通过观察马、鸵鸟、沙鼠等现生动物,建立了速度、臀高与复步长之间的经验公式。后续研究不断优化这些模型,使其更适用于快速奔跑状态下的估算。论文第一作者、沈阳师范大学讲师李阳介绍说,目前全球发现的兽脚类恐龙奔跑行迹十分稀少,大多属于中小型个体,且行迹较短,例如美国犹他州早侏罗世兽脚类行迹用两种方法计算其速度分别为49km/h和45±5.4 km/h等,很可能反映了兽脚类恐龙的奔跑极限。

奔跑时速高达45公里:白垩纪兽脚类恐龙速度之王

内蒙古鄂托克是全国唯一一个以保护恐龙足迹为主的国家级自然保护区。近几年,西鄂尔多斯国家级自然保护区管理局与汪筱林团队等合作进行化石保护的同时,根据保护区需求,围绕保护区重点区域开展资源调查等工作,不仅发现了大量足迹新地点、新层位,也发现一批具有重要科学价值的足迹化石。合作团队在查布5⑤足迹点东北约400m处发现一新的足迹化石地点,识别出大型和中型两种类型足迹化石,共计由64个足迹组成4条行迹和2个孤立足迹。

其中一条兽脚类行迹(T1)由5个连续足迹组成,复步长达5.3 m,显示造迹者正处于高速奔跑状态。这些足迹单个平均长25.25 cm,趾远端印痕最深,向近端逐渐变浅,近端未保留或保存较浅的印痕,爪迹尖锐,趾部形态较短而宽,被归入实雷龙足迹科,因跳跃奔跑部分趾垫和蹠趾垫未保存,化石不完整,所以属种未定。

另外三条行迹(T2-T4)和2个孤立足迹为大型兽脚类恐龙所留,单个足迹平均长约44.92 cm,长宽比较小为1.29,中趾略长于两侧趾并偏向第II趾,趾尖三角形长宽比值较小约为0.44,爪迹较钝且中趾爪迹较明显,复步长较小为2.5 m,其特征符合实雷龙足迹科已命名的属种洛克里查布足迹的主要特征,将其归入洛克里查布足迹。

中型兽脚类恐龙行迹T1的5个连续足迹组成的行迹长10.6 m,复步长为5.3 m。依据造迹者臀高、体长与足迹长度的关系,推测该造迹恐龙的臀高约1.01 m,体长约2.65 m。按照当前学术界对快速奔跑行迹速度重建的主要技术方案,该中型兽脚类恐龙的相对复步长为5.25,远大于奔跑的界限值2.9,表明其处于快速奔跑状态,利用目前常用的两种方法计算其奔跑速度分别高达45 km/h和41±4.9km/h。

汪筱林表示,全球范围内已知非鸟兽脚类恐龙奔跑行迹的记录相对稀少,目前仅在中国、韩国、美国、法国、澳大利亚、南非和西班牙发现了此类行迹。这些行迹的造迹者几乎均为中小型个体,且行迹长度普遍较短,推测小型或中型兽脚类恐龙可能仅能在较短时间内维持高速奔跑。

悠然漫步湖滨:大型兽脚类恐龙足迹的证据

研究者发现,依据造迹者臀高、体长与足迹长度的关系,推测行迹T2-T4造迹者为大型兽脚类恐龙,臀高约1.5-1.8 m,体长约4-4.8 m。3条大型兽脚类恐龙行迹的相对复步长分别为1.32,1.52和1.78,均明显小于正常与小跑的界限值2,表明造迹者处于正常行走步态,其对应的运动速度为6-8 km/h。这三条行迹和2个孤立足迹都属于洛克里查布足迹,为同一类大型兽脚类恐龙所留。其中T2保存最长,由50个足迹组成,行迹长约60 m(2024年8月)。

研究者近期通过对行迹起始位置覆盖的表面泥土进行清理,已出露足迹69个,行迹长度增加至81m,为目前国内兽脚类恐龙最长行迹记录,这一行迹的造迹恐龙臀高约1.8m,体长约4.8m。

研究团队发现,内蒙古鄂托克地区发现的快速奔跑行迹是由中型兽脚类恐龙所留,其奔跑速度达45 km /h。与各类生物力学模型分析所推断的中型兽脚类恐龙的极限奔跑速度高度吻合,如不同学者估算速度略有不同,从35–40 km/ h、39.6–50.4 km/ h、40 km /h和40.752–54.54 km /h不等,但与这次研究的45 km/ h的化石记录非常接近,为生物力学的研究提供了直接的化石证据。

值得注意的是,新发现的快速奔跑行迹与大型兽脚类恐龙行迹共存,可以大致推测造迹恐龙之所以会快速奔跑的原因,一方面可能是为了捕猎食物,另一方面也不排除躲避大型兽脚类恐龙的捕杀。

本研究得到了国家自然科学基金、辽宁省教育厅以及鄂托克地方合作项目的资助。

相关论文信息:https://doi.org/10.1007/s11430-025-1657-7

 
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