马门溪龙骨骼 模拟示意图
古生物学家根据现有研究成果，绘制出了马门溪龙用尾锤攻击同时代的“恐龙猎手”永川龙的想象图
甲龙也有一个虎虎生威的尾锤
马门溪龙尾锤的化石
尾锤的化石的有限元模型
马门溪龙被称为“亚洲第一龙”，其最大的特点就是长达9米的颈部。但马门溪龙最为神秘的地方，却是它尾部末端的构造。前段时间，中国地质科学院地质研究所尤海鲁研究员、青年学者邢立达，自贡恐龙博物馆副馆长彭光照，研究部主任叶勇与副主任舒纯康发文宣称，他们利用有限元分析手段研究了马门溪龙的尾锤，首次确定了该骨骼的定向，并探讨了其功能。这一研究结果发表在去年12月份的《地质学报》上。
1 工程分析，尾锤归位
关于马门溪龙尾部末端构造的争议由来已久。彭光照说，1995年，自贡恐龙博物馆在自贡市汇东新区挖掘出一具保存非常完整的马门溪龙骨架，在这具化石的尾巴末端存在一个冠状尾锤。但由于该尾锤并没有直接连接到该骨骼标本的尾椎序列上，所以尾锤的前后定位出现了争议；另一种质疑的声音还指出，该尾锤究竟是在尾部末端，还是仅仅处在尾椎的中间某个位置？如果在最末端，它就可以用来当作大锤打击敌人，如果长在中间，就很难说是干什么用的了。
尤海鲁研究员介绍说，2007年，在自贡恐龙博物馆的帮助下，他与邢立达尝试用新方法来解决这个争议，这个新方法就是有限元分析。有限元法是一种计算机模拟技术，它能够在计算机上模拟一个力学过程。在国外，上世纪90年代末就有学者将此方法应用于古生物化石的研究，国内则开展得很晚。此次对马门溪龙尾锤的研究是我国学者第一次利用该方法来分析恐龙化石。舒纯康说：“我们使用了非接触式机构光三维扫描仪对化石进行扫描，这样既保护了化石，又取得了精确的数据。”
为此进行了大量实验的邢立达介绍了目前已经取得的研究成果：“利用获得的尾锤三维数据，我们使用有限元分析软件对尾锤进行了模态分析与载荷工况分析。分析结果支持尾锤前端为固定端，连接着尾椎序列；后端为自由端，作为尾巴的最末端，这有助于理清尾锤定向的争议。”马门溪龙14吨的体重，7米长的大尾巴，在高速挥动之下能发挥出较大的威力。研究还表明，尾锤的左右摆动比上下摆动更加有效，马门溪龙利用尾锤攻击敌人时，很可能是采用左右扇面摆动，并扭动一定角度，利用尾锤中段顶部来打击对方。
邢立达等人还进一步确定了尾锤最佳击打部位，应该是位于尾锤中段顶部，该处最大击打载荷约相当于46千克的力。邢立达补充说：“这个力相当于一个女性体重的重量，这是尾锤骨骼本身所能承受的力，而并非指尾锤能发出的最大力道。马门溪龙利用尾锤对天敌的攻击所发出的力，加上了体重、尾椎序列的灵活性等等因素，所发出的力应该更大一些。此前，我们研究的永川龙肩胛骨骨折，就很有可能是被马门溪龙类的尾锤所击断的，因为尾锤与肩胛骨处于大致的水平位置。”
不过，参与研究的叶勇也推测，从马门溪龙尾锤连接方式、神经孔增大的特征来看，尾锤作为防御武器的功能还是有限的，更大的可能是同时作为感觉感官，可以改善神经传导速度，提高对周围环境的感知能力。
2 尾锤利器，甲龙最强
在恐龙中，尾锤的构造过去主要在甲龙类里发现较多。甲龙著名的尾锤是由几块甲板与最末7节尾椎骨愈合形成的。连接尾锤的厚肌腱是部分骨质化的，因此也在化石中保存了下来。这些厚肌腱不易弯曲，可以将力量提供给尾巴。探索频道的全新系列片《恐龙大冲撞》中介绍说，甲龙是地球生命史上最完备的防御者，它尾椎的最后几节融合成一个大锤子，有45千克重，可以在任何方向上有35度的移动范围，打击速度达到77千米/小时，打击力可以达到19504千克。为了防止自己被打碎，骨锤的外面包着软组织，打在对手身上会造成严重的内伤。
而蜥脚类恐龙的尾锤相对不太出名。蜥脚类恐龙是目前已知陆地上出现过的最巨大的动物。由于它们体型庞大，因此很少发现完整的蜥脚类恐龙化石。据彭光照介绍，1954年，中国古脊椎学的缔造者杨钟健院士在建立马门溪龙一属时，由于化石材料保存较差，没有记述该龙尾部的形态。到1984年，学者在自贡大山铺恐龙遗址中发现了另一种蜥脚类恐龙———蜀龙的完整尾部。大家惊奇地发现，蜀龙存在尾锤的构造，该尾锤由最末几个尾椎相互愈合、膨大成纺锤状。这是古生物学者首次在蜥脚类恐龙中发现尾锤的结构。
尾锤的发现不但提高了恐龙在兵器爱好者中的人气，而且也给古生物研究者提供了重要线索。蜥脚类恐龙巨大的身躯让很多学者认为它是半水生动物。但尾锤在水中还有什么用呢？所以，尾锤的存在让现在多数学者倾向于认为蜥脚类恐龙是生活在陆地上的，地球上确实有长度超过20米的庞然大物在陆地上行走过！
3 鞭打求爱，梁龙出彩
脖子最长的恐龙是马门溪龙，那么尾巴最长的是哪位呢？答案是北美晚侏罗纪的梁龙。它的尾巴长度几乎达到身体长度的3倍。梁龙的尾巴由80节脊骨所组成，差不多是一些早期蜥脚类恐龙尾椎骨数目的两倍(如蜀龙只有43节)，也比同期的大鼻龙类要多(如圆顶龙有53节)。有研究称，梁龙尾巴的用途可能包括防卫和制造声响。另外，梁龙的尾巴也用作颈部的平衡。这条尾巴如此之大，为了能够支撑它，梁龙的尾巴的中央部分生有双叉型的人字骨，可以用来支撑脊椎，或在尾巴压在地面时，避免血管受压破损。
最有趣的是，有一种观点认为梁龙离奇的尾巴可以用来求爱或者交流。雄性梁龙的尾巴比雌性梁龙更长，尾部最后2米的横截面宽仅32毫米，重量大约有2公斤。研究人员通过计算机模拟的研究显示，如果它挥动尾巴，末端的速度可以超过音速，或许能够产生一些类似于鞭子发出的啪啪声，但是却比这些啪啪音大上2000倍。而且，其尾巴的基部经常可以发现有一些病理性的损伤，这可能是受到多次重复运动的严重挤压所致，很可能这就是求偶时用来抽打对方所造成的。原来求偶之前要“鞭打”的仪式在一亿多年前就已经存在了！当然，这只是一些古生物学家的推测，算不上是主流观点。
采写/本报记者 刘铮 实习生 丁佳
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