在古代世界的黑暗海洋中,很少有生物像:一种长颈海洋爬行动物,有四个大鳍状肢。这些可怕的掠食者在中生代统治着海洋,但它们不寻常的身体结构使它们成为研究人员的一个谜。
几十年来,科学家们一直在争论这些生物如何使用它们的四个鳍状肢在水中航行,但现在一组研究人员可能已经破解了这个密码。
科学家恢复了蛇颈龙如何移动的历史
联合团队来自东北大学神奈川大学和曼彻斯特大学开始了一项实验,重新实现蛇颈龙的游泳动作。
为此,他们创建了一个仿生控制系统,该系统被集成到一个机器人中,旨在模仿古代游泳者的动作。这是一种机器人机制,其中鳍状肢的运动可以直接实时调整,因此它可以模仿蛇颈龙必须采用的灵活和适应性游泳技术。
仿生控制系统:模拟史前适应
根据有趣的工程蛇颈龙从三叠纪晚期到白垩纪晚期有着辉煌的历史,与恐龙共存,却独领风骚地统治着海洋。
它拥有流线型的身体和强大的鳍状肢,非常适合水生生物,阻力较小,推进力高效。
研究人员为机器人设计了一种受蛇颈龙启发的控制系统,该机器人可以像蛇颈龙一样发挥作用。正因为如此,机器人的各个部分具有同步和协调移动的能力,依赖于速度、方向和水况。
通过这个模型,研究小组最终发现,蛇颈龙很可能会根据游泳需求(例如不同的速度或环境条件的变化)改变它们的运动。
灵活的分散控制:史前移动性的新视角
由东北大学电气通信研究所助理教授 Akira Fukuhara 领导的研究人员,受四足动物适应性肢体运动的启发,探索了一种创新的分散控制系统。
在这种情况下,相互协调的独立鳍状肢运动创造了一种平滑且反应灵敏的运动类型。
首席研究员 Akio Ishiguro 表示,灵活性意味着这些蛇颈龙实际上可以根据水环境的变化,以一定的速度和敏捷性变化来导航它们的世界。
“我们决定研究这些动物如何控制它们的运动,而不是仅仅关注水如何与蛇颈龙身体相互作用,即游泳的流体动力学,”石黑浩说。
石黑浩表示,这种分散的控制系统让我们更进一步了解这些海洋爬行动物是如何游泳的。建造一个像蛇颈龙一样移动的机器人将使科学家能够更好地可视化和分析这些古代生物的行为。
灭绝动物的运动能力
该研究发表于自然网最终揭示了灭绝动物难以捉摸的运动模式,这是一个非常复杂的话题,因为化石几乎没有保存显示运动的软组织。
蛇颈龙和其他灭绝的物种在解剖学上与现代动物有很大不同,因此就它们的运动而言很难破译。
正如研究人员在网站上描述的那样,有关蛇颈龙的更多解剖细节,包括颈部、头部和身体,正在丰富为准确模拟其游泳习惯而设计的模型。
福原研究小组希望这种新方法能够为进一步探索其他灭绝动物的整个运动能力开辟新途径。