小盗龙揭示早期鸟类恐龙的特殊滑翔能力

把小盗龙这种特别的飞行能力给揭示出来的,是由临沂大学生命科学学院的王孝理教授带着团队,联合了香港中文大学的Pittman教授,还有美国科学院的科学家们一起干的。3月13日,他们在《美国科学院院刊》(PNAS)上发了一篇文章,题目是《小盗龙揭示早期近鸟类恐龙的特殊滑翔能力》。 咱们平常看鸟、蝙蝠还有昆虫飞,都是靠那些挺复杂的空气动力学机制,比如前缘涡流、翼尖涡流,还有翅膀之间怎么互相影响。但这些飞行模式到底是怎么来的,大家一直搞不明白。以前的近鸟类恐龙,比如小盗龙,它身上好多地方都有大羽毛,不光前肢和后肢,尾巴上也有。这种多翼的结构在现代鸟身上已经没了,学界对于它到底会不会飞、后面那对翅膀是干什么的、多翼结构为啥会被淘汰掉,争论一直都很大。 为了搞清楚这事儿,王孝理团队用激光诱导荧光成像技术给小盗龙化石拍了三维照片,把它的身体轮廓还有翅膀形状给还原了出来。然后他们用Fluent软件做了CFD模拟,用了一个叫剪切应力输运k-ω的湍流模型,分析了在不同迎角(0度到60度)和速度(5、10、15米每秒)下的气流情况。他们通过Q准则来找涡流。 结果发现,小盗龙能像现代鸟那样利用类似的空气动力原理飞行。它前面的翅膀和后面的翅膀互相配合,能把飞行效率提上去。特别是它后面那个翅膀的特殊形状,可能是一种过渡到动力飞行的适应结构。多翼结构在刚开始飞的时候可能是个挺好的解决方案,但后来前面翅膀越来越强,后面翅膀就慢慢退化了。 这项研究表明小盗龙具备动力飞行的潜力,它还能通过调整翅膀的形状来试各种飞行模式。它能利用前缘涡流和翼尖涡流还有翅膀之间的相互作用来滑翔得很高效。它那个独特的后翼结构算是早期飞行演化里的一个空气动力创新点。这个发现把复杂飞行动力学出现的时间往前推到了白垩纪早期,为咱们理解鸟类是怎么飞起来的提供了重要依据。 这次研究能顺利进行,还多亏了国家自然科学基金、山东省自然科学基金还有山东省天宇自然博物馆的支持呢。