风神翼龙属 :翼龙目神龙翼龙科的一属

更新时间:2024-09-21 17:32

风神翼龙属(Quetzalcoatlus),是翼龙目神龙翼龙科的一个属,为生活于晚白垩世的巨型翼龙类动物,是迄今为止人类发现的最大的飞行动物类群之一。属名源自于阿兹特克文明里羽蛇神的名字——魁扎尔·科亚特尔(Quetzalcoatl)。

风神翼龙属已被发现的物种有2个,分别是翼展约12米的诺氏风神翼龙(Q. northropi),以及翼展约5.5米的劳森风神翼龙(Q. lawsoni)。两种风神翼龙都是肉食性动物,分布在晚白垩世的北美大陆。该属动物具有尖锐且无齿的巨喙、粗长的颈部和宽大的翅膀。诺氏风神翼龙的翼展与一架塞斯纳(塞斯纳飞机公司)172轻型飞机相当。根据翼展的推算,诺氏风神翼龙的肩高可以达到3m,身高甚至可以达到6m,与长颈鹿相当。

该属动物的化石最早在1971年被发现,于1975年被相关学者复原成小头长脖子的翼龙形象,此后随着研究的深入,它们被重新塑造成现在人们熟知的样子,并在纪录片中广泛登场。在2022年电影《侏罗纪世界3》和纪录片《史前星球》中,风神翼龙属动物都有登场。

发现历史

1971年,道格拉斯·A·劳森(Douglas A. Lawson)在美国得克萨斯州大弯国家公园马斯特里赫特阶的西组顶部(Javelina Formation)和黑峰组底部(Black Peaks Formation)发现了第一块风神翼龙的化石,当时他是得克萨斯大学奥斯汀分校杰克逊地质学院的地质学研究生。这块标本由部分前肢组成,包含了无名指部分,因此可以复原出这只翼龙的翅膀形态,后来推测这个个体的翼展可以超过10m。

在接下来的三年内,劳森又在第一个化石点外找到了新的化石点(距离约40km),并发现了几个体型更小的翼龙,他认为这也是风神翼龙。1975年,劳森在《科学》杂志中发表了他的研究成果,将这些翼龙命名为诺氏风神翼龙(Quetzalcatlus northropi)。种名则是用来纪念诺思罗普的创始人约翰·克努森·诺思罗普(John Knudsen Northrop),他推动了大型无尾飞翼飞机设计的发展。

但是劳森乃至后来的研究者长期都认为风神翼龙只有一种,虽然在第二化石点发现的较小的几件风神翼龙标本的体型远小于在第一化石点发现的,所以研究者认为这些都是未成年的个体。但是问题随之而来——如果都是未成年个体,那么为什么会集中死亡,而且这些翼龙的骨骼已经高度愈合,生长已经停止。所以人们逐渐意识到它们可能是一个独立的物种:1996年,亚历山大·凯尔纳(AlexanderKellner)和兰斯顿(Langston)暂时将这一可能来自得克萨斯州的第二个物种称为风神翼龙属(Quetzalcatlus sp.),这表明它的地位太不确定,无法给它一个全新的物种名称。较小的标本比诺氏风神翼龙(Q.northropi)全型标本更完整,包括四个部分颅骨,估计翼展为5.5m。2021年,该物种终于被正式命名,即劳森风神翼龙(Q. lawsoni),用于纪念发现者劳森。

此外,在2002年地狱溪地层中发现的一节神龙翼龙类颈椎也可能属于风神翼龙。该标本与一具霸王龙的化石共同被发现,但是没有证据表明它被霸王龙进食。这个发现对风神翼龙的艺术形象有一定的影响。

分类和演化

风神翼龙属于神龙翼龙科下的风神翼龙亚科成员,所在的分类表如下。神龙翼龙类以巨大的翼展而闻名,往下可以分为较为原始的神龙翼龙亚科和较为进步的风神翼龙亚科:神龙翼龙亚科的成员体型一般要小于风神翼龙亚科,且四肢与身体的比例较短;而风神翼龙亚科的四肢要更加修长一些。其中风神翼龙属属于风神翼龙亚科,目前发现两种,分别是诺氏风神翼龙(Q.northropi)与劳森风神翼龙(Q. lawsoni),两者处于同一时代,但是后者在体型上要远小于前者,此外在前肢上,劳森风神翼龙的前肢相比诺氏风神翼龙要细一些,可能是因为体型差距的影响。

形态特征

体型

风神翼龙作为体型最大的翼龙目之一,有着惊人的翼展。但是需要注意的是,已知的诺氏风神翼龙的翼展估测数据已经超过了50种。小至5.2m,大至25.8m,但是总体上主流观点认为诺氏风神翼龙的翼展在12m左右——与一架塞斯纳(塞斯纳飞机公司)172轻型飞机相当。根据翼展的推算,诺氏风神翼龙的肩高可以达到3m,身高甚至可以达到6m,与长颈鹿相当。

在体重上,由于翼龙类的结构较为特殊,对于体重的估算要更为复杂。前人如保罗·麦克里迪(Paul MacCready)等人计算的结果表明诺氏风神翼龙的体重可能只有70-80kg,但是之后的研究如马克·维顿(Mark Witton)指出计算的数值过小,现在一般认为诺氏风神翼龙的体重可以达到200-250kg。

相比之下,劳森风神翼龙的研究虽然较少,但是已知的信息表明,其翼展大约在5.5m左右,明显要小于诺氏风神翼龙,体重也更轻,估计只有30-50kg左右。

鉴定特征

肱骨中段收缩,宽度占近端宽度的71%,远端宽度的55%;肱骨的尺骨嵴末端呈球状;尺骨嵴后腹向弯曲;肱骨三角嵴高度大于三角嵴中段宽度,数值上接近两倍;肱骨髁上突膨大;肱骨外上髁在近端弯曲钩前方终止;尺骨近端表面有后窝;尺骨近端带髁间嵴,尺骨远端结节位于后方;桡骨近端部分的腹侧存在嵴;桡骨远端到后表面的存在腹侧关节面,近端腕部背表面存在一条大沟;近端腕部前突存在前缘结节;在腕部大沟和背侧腕间关节面之间有孔;第Ⅰ指骨后表面有嵴。

产地和年代

风神翼龙所生存的动物群是北美洲南部的兰西亚群(Lancian),兰西亚群所处的时间迄今约7060-6600万年前,其中风神翼龙大约生存兰西亚群的最末期。兰西亚群也是北美洲晚白垩世最后一个动物群,其中包括著名的巨型蜥脚下目成员,阿拉莫龙(阿拉摩龙属)。由于阿拉莫龙被认为是适应干旱的大型蜥脚类,因此阿拉莫龙-风神翼龙的组合可能代表当时的环境是半干旱内陆平原。

古生态学

食性

关于风神翼龙的食性,有着多种不同的观点。首先是发现者劳森的观点:由于风神翼龙最开始被发现在内陆地区,在附近缺少河流或者湖泊,因此劳森推测风神翼龙并不是以鱼为食,相反,他认为风神翼龙可能会像是一些食腐的鸟类,如秃鹫,依靠凭借双翼在空中四处游荡,搜索巨大的恐龙尸体来作为食物。另一个观点则驳斥了食腐假说,1996年,兰斯顿指出风神翼龙的齿骨向下弯曲,即使完全闭合,它与上颌之间仍有超过5cm的间隙,而现今食腐的鸟类的喙部则是带有钩状结构,可以轻松撕开尸体的表皮。所以从喙部形态上看,风神翼龙并不适合以大型恐龙的尸体喂食,而是依旧可能吃鱼——凭借其长的颈部和喙,风神翼龙在海面上飞行时可以用巨大的喙部劈开水面,就像现代的一些海鸟一样,抓取海洋中的大鱼。

这一观点很快被广泛的认同,并在科普读物中被大量采用。但是令人意外的是,当对于风神翼龙的飞行能力进行空气动力学研究时,研究者发现风神翼龙并不擅长在海面上低空飞行:2007年,一项研究指出,对于风神翼龙来说,如果想要进食海洋中的鱼类,那么它必须同其他翼龙一样贴近海面飞行,但是它的体型太大, 低空中并没有足够的热气流来抬升风神翼龙,所以如果风神翼龙如果想要进食鱼类,那么就需要更加频繁的振翅,意味着需要消耗更多的能量,这是得不偿失的。

2008年,马克·维顿(Mark Witton)和达伦·奈什(Darren Naish)发表了一份关于神龙翼龙类可能的食性和生态的研究报告。两人指出,目前大多数神龙翼龙类的化石都是在远离海洋的内陆沉积物中发现的,因此神龙翼龙类可能并不会太过倾向于在海洋附近觅食。另一点要注意的是,神龙翼龙类的喙部和颈部与目前已知的其他掠食动物都不同。从四肢比例上看,神龙翼龙目要比其他的翼龙类更适合行走,换而言之,它们更可能是陆地上的捕食者,与现代鹳类相似,平时在空中飞行搜寻猎物,而降落后再从容不迫的将猎物吞食——风神翼龙可能也是如此,它们可以更长时间逗留在陆地或小溪旁,捕食小型脊椎动物。而且即使在神龙翼龙类内部,风神翼龙的前后肢相较于近亲更适合在陆地上行动。

飞行

在过去,学者们对于大型翼龙的飞行能力的研究较少,甚至一段时间并不认为大型翼龙有飞行能力而是只能滑翔。早期的关于翼龙目飞行研究的代表如保罗·麦克格雷迪(Paul MacCready):1984年,他利用实用空气动力学来测试风神翼龙的飞行能力。这项实验中,麦克格雷迪他利用计算机构建了一个简单的风神翼龙模型来进行分析,但是该模型的重量被定为80kg,远低于现在认为的200-250kg。实验结果认为风神翼龙的飞行能力较弱,但是由于数据的错误,因此研究结果是有争议的。

2010年,唐纳德·亨德森(Donald Henderson)提出,风神翼龙的质量被严重低估了,而且风神翼龙可能因为体重而无法飞行。

而其他飞行能力的研究与亨德森的观点不一致,相反,也有学者认为这种动物非常适合高空、长距离飞行。2010年,查塔姆大学生物力学教授迈克·哈比卜(Mike Habib)和英国古生物学家马克·维顿(Mark Witton)对大型翼龙无法飞行的说法进行了重新研究。在考虑了翼展、体重和空气动力学因素后,他们重新利用计算机建模,发现风神翼龙能够在4600m的高度飞行,最高飞行速度可达130km/h。哈比卜进一步计算出风神翼龙可以凭借热气流一次次抬升自己,理想的飞行距离可达13000-19000km。对此,他们又审视了亨德森的研究结果,发现了其中的问题所在:虽然亨德森对于风神翼龙的质量估算是正确的,但构造的翼龙模型则是过时的——这个模型中的风神翼龙的前肢太弱了,以至于无法在飞行中承担重量。同时,维顿提出,大型翼龙在起飞时可以通过短时间的振翅飞行抬高身体,然后过渡到利用热气流飞行,从而维持在空中的长时间活动。

2021年,凯文·帕迪恩(Kevin Padian)及其同事发表了关于两种风神翼龙的研究,结果表明风神翼龙是一个优秀的飞行者,拥有巨大的胸骨和前肢来支撑必要的肌肉。起飞时,大型翼龙可以用其强大的四肢跃起,让它获得足够的高度和动量,类似“弹射”般脱离地面。然而,2021年的一项研究也表明,虽然大型翼龙类的前肢发达,但是它们只会偶尔飞一小段距离,就像灰颈鹭鸨(Ardeotis kori)(世界上最重的活跃飞行的鸟)一样,在空中它们更喜欢滑翔,这样也更节约体能。

古地理分布

作为大型的神龙翼龙类,风神翼龙可能有极强的活动能力,分布要比化石显示的更加广泛,所以风神翼龙可能并不是只在半干旱的内陆环境生活。但是两种风神翼龙的体型差距过大,飞行能力很可能也有差异,体型较大的诺氏风神翼龙的凭借强大的飞行能力,可能广泛的分布在世界各地;而体型较小的劳森风神翼龙则可能更多在内陆活动。

文化形象

风神翼龙最早在1975年被复原,艺术家Giovanni Casselli在《The evolution and ecology of the Dinosaurs》一书中将风神翼龙塑造成一种小头长脖子的翼龙。此后随着研究的深入,风神翼龙的形象被重新塑造成现在人们熟知的样子,并在纪录片中广泛登场。在2022年电影《侏罗纪世界3》和纪录片《史前星球》中,风神翼龙也都有登场。

参考资料

风神翼龙属.britannica.2024-09-04

..2024-09-05

风神翼龙属.biolib.2024-09-04

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