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方法与计算



             恐龙的体型、形态和外观                                     合（GDI）法。在估算恐龙质量时，该方法以其简易、快捷
                                                             且非常高效的优点为人熟知。GDI 法是 1973 年由杰里森创建
             本书中展现的恐龙的不同体型、形态和外观，是根据
                                                             的，一开始是用于从背面和侧面估算颅内模型的体积。后来，
          各个实例，通过不同的方法计算得出的。我们的计算基于
                                                             很多研究者开始尝试将该方法运用于动物整体上。在 GDI
          严谨的骨骼重建，除了本书作者外，参与完成复原工作的
                                                             中，研究的躯体或者部分躯体被当作椭圆柱体，为此，需要
          都是当今颇具权威的专家，如格雷戈里 · 保罗、斯科特 · 哈
                                                             从模型的两个面（侧面和背面）进行处理。模型被分为几节，
          特曼、杰米 · A. 希顿、瓦里 · 斯科南等。
                                                             每一节的体积通过每个面的半径或直径计算得出。将每一节
             恐龙的化石保存得越完整，就越容易且精确地展现出它
                                                             所得的数据相加，通过使用以下方程式，获得最终结果：
          在世时的体型和外观。不幸的是，很多恐龙只能通过非常少
          的骨骼，有时候甚至只能通过一块不完整的、残损的或变形                            V=π（r 1 ）（r 2 ）（L）
          的化石材料（骨头、牙齿、皮内成骨……）来辨识。对于这
          种情况，兽脚类恐龙的体型和外观可以通过系统发育、地理、                           尽管随着时间的推移，体积建模法正在逐渐完善，但如
          形态和构造方面推测，以及通过与其亲缘关系近的动物保存                         今仍有人对一些恐龙的估算体积结果提出异议。其中一个
          更好的化石进行比较推测。由一块化石材料来计算恐龙的体                         例子是估算暴龙标本（FMNH PR2081），也就是大名鼎鼎的
          型，我们力图做到精确和严谨，最大限度减小误差。例如：                        “苏”（Sue）的体积。近些年发布的研究估算出它的体积为
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          当我们拿到一颗单独的牙齿时，是通过与系统发育比较相近、                        7 〜 10 m ；采用 GDI 法，通过严密的骨骼重建（图 1）得
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          骨骼更完整的其他恐龙的标本中最大、最坚固的牙齿进行比                         到的结果为 8.7 m 。
          较而估算出完整恐龙大小的，这样即假设这块单独的牙齿是                            获得了恐龙的体积或各部分的体积之后，想要计算它的
          标本中最大的牙齿，从而我们可以尽可能保守地进行估算。                         质量，就得弄清楚它身体的平均比重，或者不同部分的比重
                                                            （视情况而定），将其乘以体积，就得出了相应的质量。另外，
             一只兽脚类恐龙有多重？                                     羽翼丰满的鸟类的羽毛重量通常占到动物总体重的 6%，因
             在历史上，人们提出过很多计算恐龙重量的办法。它们                        此，羽毛重量应被加到在恐龙中演化程度较高、覆满羽毛的
          主要依据的是两个基础方法：异速生长模型和体积建模法。                         兽脚亚目恐龙的体重中。
             异速生长模型依据的是被测量恐龙的躯体中不同骨骼的
                                                                比重
          测量结果与动物体重之间的数学关系。为此，需要测定大量
          现代生物的数据，然后将这些结果转换成一条回归线，这条                            在这里，相对密度或比重（SG）是指相同温度、压力
          线可以转变成一个数学公式，适用于已经灭绝的生物。这种                         下，动物的身体密度与水密度的比值。作为参考值，水的相
          方法的主要问题在于：许多恐龙的体型非常巨大，呈现的比                         对密度等于 1.0。
          例也与当今的动物大相径庭，因此，在很多情况下，得到的                            需要说明的是，活体和非活体动物的比重会有所不同，
          结果是被放大了的。另一方面，获得的估算结果范围通常相                         因为在其呼吸系统中的空气量不同。理想情况是在活体动物
          当大，这是因为来自同一个体的各种骨头材料可能得出差异                         放松的状态下（正常呼吸时）计算比重，这种状态是动物日
          较大的数据，从而使结果的精确度较小。例如，一只恐龙的                         常生活中最常见的。这时，肺部没有完全充满空气。然而，
          估算体重可能为 7 〜 15 t。                                  在计算不同动物的比重时，通常没有考虑到这一点，因而得
             体积建模法是基于所需估算动物的物理或数字模型进行                        到的结果不够精确。
          分析。该方法的结果精确度取决于重建模型的精确度。为了                            由于恐龙已经灭绝，在模型中采用的比重一般是一个估
          使模型更加可靠，需要以科学真实的材料、骨骼测量数据、                         算值。
          照片等作为依据，还要有比较广博的解剖学知识作为支撑。                            为了更好地获取适用于兽脚亚目恐龙的比重，最好是
          随后，一旦确定了模型的体积，将该结果乘以立方体的比例                         用一些不同种类的现存动物作为例子，因为每个类群之间存
          系数，就得到了动物自然尺寸下的体积。最后，用所得的体                         在着巨大的差异。在现存动物中，鸟类是唯一一种在颅后骨
          积乘以估算的活体动物的密度，就得到了它的质量。这种方                         骼中形成大面积气腔的动物，它还具有由气囊构成的呼吸系
          法的主要问题在于很多情况下，需要计算的灭绝动物化石材                         统。这些是与蜥臀目恐龙（包括蜥脚亚目和兽脚亚目）共有
          料没有充分保存下来，不足以制作出一个精良的三维模型。                         的，而鸟臀目恐龙不具备的特性。鸟臀目恐龙可能与现存哺
             如今，在估算灭绝脊椎动物的体重时，人们越来越多地                        乳动物和爬行动物更有可比性，因此，采用的比重在恐龙中
          使用体积建模法。最早使用这种方法的人先完成等比例的恐                         变化很大。
          龙复原模型，并将模型淹没在小水箱里，通过渗出的水计算                            分析出人类的密度或比重是很有指导意义的。为此，首
          它的体积。现在这种方法已被更新，模型制作通常实现了电                         先需要知道一个成年人的肺容量。
          子化。                                                   潮气量（TV）：每次正常呼吸时，吸入或呼出的空气容
             在本书中，我们决定采用体积建模法，例如，双图形整                        量；每千克大约为 500 mL 或 7 mL。


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