다물체 분석 및 연조직 강도로 초음속 공룡 꼬리 반박

Sep 16, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 19245(2022) 이 기사 인용

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용각류 공룡은 거대한 크기와 긴 목과 꼬리로 잘 알려져 있습니다. 용각류 중에서 편모우다탄 공룡은 꼬리가 극도로 늘어나는 것이 특징이며, 이는 종종 채찍과 비교되는 꼬리 기능에 관한 가설로 이어졌습니다. 여기에서는 다체 시뮬레이션을 사용하여 아파토사우루스과 편모충 꼬리의 3D 모델 운동 역학을 분석하고 관련 연조직의 응력 지지 능력을 정량화합니다. 이러한 길고 가느다란 구조는 근육 조직과 관절의 마찰 효과가 결합되어 음속보다 훨씬 느린 30m/s 또는 100km/h 정도의 팁 속도를 달성할 수 있습니다. 공기역학적 항력. 피부, 힘줄, 인대의 물질적 특성 또한 그러한 증거를 뒷받침하며, 가설적인 연조직인 '팝퍼'라는 추측에 관계없이, 꼬리가 음속으로 이동할 때 부과되는 응력을 견디지 못했을 것이라는 사실을 입증합니다. 소리의 속도를 능가할 수 있는 채찍의 끝 부분과 유사한 구조입니다.

브론토사우루스와 같은 쌍배체 편모류 용각류의 극도로 길쭉한 꼬리는 항상 연구자와 애호가 모두에게 흥미를 불러일으켰습니다1,2. 아직까지 완전한 디플로도시드 꼬리가 발견되지는 않았지만, 부분적인 발견이 중복되어 일반적인 형태와 대략적인 요소 수를 알 수 있습니다. 이는 디플로도시드 꼬리가 약 80개의 꼬리 척추로 구성되어 있으며 뒤쪽 끝으로 갈수록 전체 크기와 형태학적 복잡성이 점차 감소한다는 것을 보여줍니다3. 약 10개의 크고 복잡한 요소가 베이스를 형성하고, 그 다음에는 약 40개의 중간 요소, 마지막으로 30개의 점점 더 작은 막대 모양의 척추뼈가 형성됩니다. 이 독특한 형태는 꼬리 기능을 설명하기 위한 많은 가설에 영감을 주었습니다. 여기에는 (i) 두발로 서 있는 자세4에서 "세 번째 다리" 역할을 하는 것이 포함되는데, 이는 꼬리뼈5의 해부학적 구조에 근거하여 의심스러운 것으로 입증된 해석입니다. (ii) 긴 목에 대한 평형추 역할을 하며6; (iii) 긴 꼬리대퇴근 근육에 삽입 지점을 제공합니다7; (iv) 방어 무기로; (v) 소음 발생 구조8; (vi) 공간 인식을 위한 촉각 장치로9.

대부분의 다른 용각류와는 달리, 이배체류는 길쭉하고 막대 모양인 뒤쪽 끝 꼬리 척추를 갖고 있으며, 신경궁이 없고, 양면 볼록한 관절 표면을 갖고 있어 요소 간 이동성이 뛰어납니다2,8,10. 디플로도시드 꼬리의 끝 꼬리 척추에 대한 첫 번째 발견 이후 연구자들은 말단 꼬리를 방어 무기로 사용할 수 있다고 제안했습니다2,8,11,12. 이 역사적 가설은 꼬리의 해부학적 구조와 두꺼운 근위 부분과 좁고 가벼운 말단 부분인 채찍질 사이의 형태학적 유사성에 의해 뒷받침됩니다8. 이 방어 기능 가설은 컴퓨터 시뮬레이션8,13으로 테스트되었으며, 그 중 하나는 꼬리가 소음 생성8에도 적합하다는 추가 가설로 이어졌습니다.

용각류의 꼬리 움직임에 대한 최초의 컴퓨터 시뮬레이션에서는 각각 척추뼈에 해당하는 82개의 세그먼트13로 모델링된 아파토사우루스 꼬리를 사용했습니다. 이 연구는 코일형 꼬리의 초기 조건을 부과하여 꼬리가 펼쳐지는 것을 시뮬레이션했습니다. 시뮬레이션 중에 꼬리 끝은 초음속에 도달하지 못했습니다. 다른 모델링 접근 방식을 기반으로 한 후속 작업에서 Myhrvold & Currie8은 각각 5~8개의 척추 그룹을 나타내는 14개 세그먼트의 꼬리 형태를 근사화하고 꼬리 끝에 가상의 "팝퍼"를 추가했습니다. 꼬리를 1m 더 길게 만듭니다. 시뮬레이션 중에 꼬리 밑부분의 첫 번째 세그먼트, 꼬리 끝, 특히 포퍼에 모션을 적용하면 음속을 극복하여 표준 공기에서 약 560m/s에 도달했습니다.