恐竜は約 6,500 万年前に絶滅しましたが、世界中の人々を魅了し、畏敬の念を抱き続けています。私たちは皆、ワニのような皮膚で覆われた巨大なトカゲとしての恐竜の映画や写真を見てきました.扱うべき非常に古い化石しかないのに、これらの動物がどれほど筋肉質だったかをどうやって知るのでしょうか?そして、彼らの肌のタイプや動き方をどうやって知るのでしょうか?
科学者たちは、何世紀にもわたる生物学的および古生物学的研究を利用して、主に化石化した骨格を研究することにより、恐竜の特徴の最も合理的な推定値を決定してきました。科学者は、恐竜の最も近い生き残った親戚 (鳥) とあらゆる種類の大型動物を研究することで、恐竜の質量、筋肉組織、および歩行の合理的な推定値をリバース エンジニアリングできます。すべての優れた科学者と同様に、古生物学者は利用可能なすべての情報を利用して結論を導き出します。恐竜の場合は、足跡や化石が保存されており、皮膚の模様や羽毛を確認できるほど詳細に保存されています。皮膚の輪郭を示す化石を使用して、古生物学者は動物の体積をモデル化できます。組織密度の推定値と組み合わせることで、重量の推定値が得られます。もちろん、皮膚のパターンを知ることで、恐竜の外見や、動物が硬い板で覆われていたかどうかなどの機能の詳細についても多くのことを知ることができます。
足跡の深さから、研究者は動物の体重の別の推定値を決定できます。一連の足跡から、足跡からパターンを観察した後、ハイテク ランニング ストアがアスリートに靴を合わせるのと同じ方法で、彼らの歩行に関する重要な情報を推測できます。生物学と古生物学の分野を組み合わせた古生物学は、古代の動植物の研究です。その他の重要な化石の発見には、恐竜の糞の発見があり、彼らの食事に光を当てています。まれに、恐竜の化石が発見されており、最後の食事を区別することができます。科学者たちは、化石化した恐竜の巣と卵を発見しました。これらは、それらの発達と行動パターンを教えてくれます。 2014 年に、海洋恐竜の化石色素沈着の最初の記録を特定する研究が発表されました。これは、動物の肌の色さえも知ることができることを意味します.
化石記録
最後の恐竜が死んでから数百万年が経過したことを考えると、実際の恐竜は今日存在しないと信じられていました.恐竜が残した証拠はすべて化石の形をとっています。化石は、動物や植物が死んだ後、何年にもわたってミネラル飽和によって形成されます。これは、分子ごとに発生する場合もあれば、標本の輪郭のロック キャストである場合もあります。 2番目のより一般的なシナリオでは、骨が堆積物でカプセル化され、元の完全な型が形成されます。時間の経過とともに、堆積物は岩に固まり、元の骨は完全に崩壊して空の空洞が残ります.ミネラルが土壌に浸透すると、この空洞に集まり、周囲とは異なる岩石で構成される化石を形成します。
化石は実際には元の素材ではなく岩石でできているため、化石化した恐竜の骨からは、元の骨の物理的特性の一部しかわかりません。化石化した骨は、恐竜の骨格の物理的な形状とサイズを決定するのに最適です。科学者は、骨の表面の形状と生きている動物の解剖学の知識に基づいて、骨がどの角度で結合するか、筋肉がどこに付着しているか、筋肉がどのくらいの大きさであったかを妥当な精度で判断できます。ただし、骨だけで判断できるのはこれくらいです。化石の状態によっては、元の骨自体の重量を見積もることさえ難しい場合があります。骨は非常に高密度または非常に多孔質である可能性があり、骨格の重量だけでなく、それらの骨が支えることができる筋肉や軟部組織の重量にも大きな偏差が生じます.分子ごとに形成された保存状態の良い標本でのみ、化石は密度を決定できる骨内部の構造を維持します。
世界中の博物館やコレクションで美しい恐竜の化石を見つけることができますが、それらを形成するために必要な正確なプロセスが自然界で発生することはほとんどありません.恐竜が約 1 億 6000 万年間地球を支配していたことを思い出すと、生き残った化石の数は、生きていた動物の数のごくわずかな割合です。化石化は、ほとんどの場合、水の多い環境で発生します。これにより、死んだ動物の上に堆積物が急速に蓄積することが可能になります。ほとんどの恐竜は陸上に住んでいたため、保存されることはめったにありませんでした。ほとんどの恐竜の化石は、動物 (またはその骨の一部) が死後に水中に沈むために存在します。
革新的な新しいブレークスルー
化石は実際には骨ではないため、それらを形成した動物に関する遺伝情報は含まれていません。少なくともこれは、2005 年に古生物学者の Mary Schweitzer 博士が特に保存状態の良い 6,800 万年前の T.レックス 化石。彼女は実際、1990 年代初頭に恐竜の化石に保存されている分子構造を初めて特定しましたが、彼女の研究が広く受け入れられるようになったのは最近のことです。
「それが以前に発見されなかった理由は、メアリーが彼女の標本で行ったように、正しい考え方をする古生物学者がいないからです。私たちは、この物質を地面から掘り出して酸で破壊するためにこれほどの努力をすることはありません […] それは素晴らしい科学です。」 – Dr. Thomas Holtz Jr. が Smithsonian Magazine で引用
Schweitzer 博士は現在も研究を続けており、恐竜の軟部組織に関するより詳細な情報を常に発見しており、他の科学者にも同じことをするよう促しています。鳥と恐竜を比較することで、シュバイツァーは化石化した髄骨を特定することさえできました。恐竜の性別は、通常、科学者が決定するのは非常に困難です。 Schweitzer の研究以前は、これまでに回収された最も古い軟組織は約 100 万年前のものであり、彼女の画期的な発見により、科学者が組織の腐敗と保存について考える方法が根本的に変わり始めました。これは、恐竜の DNA を完全に配列決定できるという意味ではありませんが (申し訳ありませんジュラシック パーク ファン)、保存された軟組織の発見は、この分野における信じられないほどのブレークスルーであり、これまで考えられなかった新しい可能性を開くことは間違いありません.
史上最大
「史上最大」という称号は多くの分野で非常に人気があり、古生物学者は常に新しい大型の恐竜を探しています。恐竜は、生きている動物と同様に、通常、体重に基づいて比較されます。骨格のみの場合、重量測定は、古生物学者によるいくつかの知識に基づいた推定に依存します。上位記録保持者はすべて、ティタノサウルスとして知られる同じグループの巨獣から来ています。ティタノサウルスは竜脚類恐竜のグループで、その化石は 7 つの大陸すべてで発見されています。体重は推定値ですが、完全な骨格が回収されれば、恐竜の長さは正確に決定できます。
2013 年、Patagititan mayorum と名付けられたティタノサウルスの新種のほぼ完全な化石がいくつか発見されました。 アルゼンチンのパタゴニア地方で発見されました。慎重な分析の後、古生物学者は今年初めに、これまでに発見された最大の恐竜であると信じていると発表しました。大腿骨の直径に基づいて、成体のパタゴティタンは 52 ～ 86 トン (100,000 ～ 172,000 ポンド) の巨大な体重があり、長さ 121 フィートまで伸びたと考えられています。概観すると、これまでに記録された最大の現代のゾウの体重は約 12 トン (24,000 ポンド) でした。科学者は、パタゴティタンのサイズを推定するために二次的な手法も使用しました。3D コンピューター モデリングでは、45 ～ 77 トンの範囲が得られました。これらは広い範囲のように見えるかもしれませんが (上限の推定値は下限のほぼ 2 倍です)、この値をより確実に再現する方法はありません。 The Atlantic で引用された、マンチェスター メトロポリタン大学のシャーロット ブラッシー博士 、これらのティタノサウルスは「長くて細い首と尾、および空気で満たされた骨格を備えた非常に珍しいものであったため、現代の動物界には説得力のある類似物がありません[...]非常に大きいため、外挿する必要があります。動物がどのように機能するかについての私たちの理解は、ゾウなどの生きている陸上動物の上限をはるかに超えています。外挿する必要があるほど、再構築の信頼性は低くなります。」
恐竜のサイズを測定する従来の方法は、大腿骨の長さと直径に基づいていました。これは通常、体内で最大かつ最強の骨です。大腿骨の長さと直径は動物のサイズに比例する必要があるため、これが最も合理的なメトリックの選択です。そうしないと、自重を支えることができなくなります。ただし、場合によっては、新種の恐竜であると考えられているものの標本はほんの一握りです。発見に大腿骨が存在しない場合、研究者は自分が持っている化石を調べ、より完全な化石記録を持つ類似の種に基づいて最良の推定を行う必要があります.完全な大腿骨が存在する場合、サイズの推定値を取得できますが、これは 1 つのサンプルのみに基づいているため、統計学者にとっては悪いニュースです。私たちが見つけた1つの例がたまたまシャキール・オニールまたは種のアンドレ・ザ・ジャイアントだったらどうなるでしょうか?または、成体に見えるが、実際には幼体の化石である場合はどうなりますか?もちろん、古生物学者は、これらの推定が 100% 正確ではないことを認識しています。しかし、代替手段はほとんどありません。この分野での最近の研究は、コンピュータ モデリングとシミュレーションを中心に行われ、恐竜の歩き方の動力学的分析に基づいて最も合理的な体重の推定値が決定されました。他の推定方法もありますが、結果を実際の恐竜と比較できないため、どれが最も効果的かを検証する方法は実際にはありません.
信じられないほどの保存
注目に値する化石の発見がいくつかあり、単独で恐竜の理解に大きな洞察をもたらしました。最も保存状態のよい恐竜の化石はノドサウルス (Borealopelta markmitchelli ) は、2011 年に採掘作業員によってカナダで発見されました。この標本は、恐竜の前半部の完全版であり、細部まで詳細に表示されています。軟部組織は通常、化石化が始まる前に腐敗するため、化石化することは非常にまれです。軟部組織を保存するためには、分解またはスカベンジャーがこの組織を破壊する前に、動物を天然のシーラント (通常は泥または粘土) に入れる必要があります。次に、このカプセル化の後、化石化の他のすべての要件も満たす必要があります。
世界中の博物館には恐竜の骨格が展示されており、通常は群衆をすぐに引き付けるために動的な姿勢でポーズをとっています。情報スタンドで通常言及されていないのは、これらの骨格のほとんどすべてが同じ動物の完全な骨格ではないということです.恐竜を含む化石の画像には、動物が生きていたときと同じ配置で骨格全体が保存されている標本がよく見られます。これらのまれなケースは最も劇的で、恐竜がどのように現れたかを視聴者にすばやく伝えるため、例として頻繁に使用されることは当然のことです. 1 つの恐竜の化石に動物の骨格全体が含まれていることは非常にまれです。参考までに、最も完全な T.レックス (これはよく研究されていることで有名です) これまでに発見された化石には、完全な骨格の約 80% が含まれていました。動物が死んだ後、その残骸は通常、スカベンジャーによってバラバラにされ、自然の行為によってさらに散らばることがあります。動物の死骸がたまたま 1 つの結合した岩に化石化した場合、その岩は何百万年も無傷のままであり、発見するために地上に現れる必要があります。
博物館には、真の化石化した骨または単に本物の化石の鋳物を展示するオプションがあります。訓練を受けた観察者は、ディスプレイの色と表面仕上げに基づいて違いを見分けることができます。どちらの決定にも長所と短所があり、博物館が新しいディスプレイを設置する際に検討する必要があります。時には、特定の種の行方不明の破片が発見されず、骨格がどのように出現したかについての古生物学者の最良の推測のキャストを表示する以外に選択肢がありません。ほとんどの自然史博物館の主な目標は、一般の人々を教育し、トピックへの関心を高めることです。鋳物の展示は、これらの目的を達成するための化石の展示と同じくらい優れています。これは通常、より安全で手頃な価格のオプションであるため、鋳物を展示することで博物館を責めることは困難です.鋳物は本物の化石よりも軽量であるため、支持構造を小さくすることができます。鋳物を作ることで、同じ遺跡を複数の場所に展示して、より多くの聴衆に届けることができます。さらに、キャスティングが破壊された場合、簡単に交換できます。骨格が本物の化石で構成されている場合でも、部分的な骨格が個々に発見されているため、ほとんどの場合、異なる動物の集合体です。
実際の年齢は?
放射年代測定技術のおかげで、恐竜の化石がどのくらい古いものかがわかります。 20 世紀に始まった核物理学の理解が深まると、古生物学者は、放射性同位体の定常崩壊を使用して、既知の同位体を含む物質の年齢を測定できることに気付きました。物質は原子で構成されており、すべての原子は陽子と中性子で構成される原子核を持っています。原子内の陽子の数はその元素を決定しますが、同じ元素のすべての原子の間で中性子の数にばらつきがある可能性があります。これらは、同じ元素の異なる同位体として知られています。これらの同位体の一部は不安定で、放射性崩壊を起こし、特定の放射性粒子を放出します。同位体のグループが崩壊する速度は、その半減期と呼ばれます。同位体の十分な量のサンプルが与えられると、その質量は半減期ごとに半分に減少します。ほとんどの同位体では、この減衰率は、圧力、温度、化学反応、磁場などの外的影響とは無関係です。
放射性の「親」同位体が崩壊すると、安定した「娘」同位体に到達するまで、新しい同位体に移行します (多くの場合、数回の反復を経て)。同位体のサンプルが与えられると、科学者は不安定同位体の質量を安定同位体の質量と比較し、既知の半減期が与えられると、そのサンプルが崩壊し始めたのはどれくらい前かを判断できます。これらの親同位体と娘同位体が同じ元の親からのものであることを確認するために、一度にすべて形成され、そのまま残っている岩石に対してこの分析を実行することが望ましいです。このため、火山岩は十分に混合されたマグマから形成され、一度形成されると同位体がその場で固まるため、放射年代測定に最適です。岩石サンプルは均一で変化していないため、親同位体と娘同位体の比率が汚染されていないことが保証されます。不安定同位体と安定同位体の比率を岩石中の他の安定元素と比較することにより、科学者は、岩石が最初に形成された時期を非常に正確に決定するために、岩石が発生したときに存在する娘同位体の質量を説明できます。この実証済みのメカニズムにより、科学者は、サンプル自体またはサンプルを直接取り囲む岩石を調べることで、ほぼすべてのもののおおよその年代をさかのぼることができる時計を得ることができます。
恐竜時代の化石の年代を正確に特定するために、科学者は半減期が非常に長く、通常は 100 万年以上の同位体を使用する必要があります。これらの長期的な同位体は、火山活動によって形成された火成岩に見られます。一方、化石は通常、火成岩ではなく堆積岩に見られます。これを回避するために、古生物学者は通常、堆積物中の火山岩の層を、理想的には化石の上下に特定します。化石よりも古くて新しい岩石をテストすることで、動物が死亡した時間枠を正確に特定できます。この種の比較は同じ種の恐竜に対して複数の場所で行われるため、これにより、各種がいつ生きていたかについて統計的に信頼できるウィンドウが得られます。他の年代測定法も存在しますが、放射分析法が最も一般的で、この分野で確立されています。この手法を使用すると、科学者は恐竜が約 2 億 3000 万年前から約 6500 万年前の大絶滅イベントまで生きていたと断言できます。
恐竜の化石が最初に発見されたのは何世紀も前ですが、T.レックス 何十年にもわたって研究されてきましたが、この分野ではまだ多くの新しい発見が行われています.より多くの野外調査、既存の化石のより詳細な調査、既存の動物との比較、および技術の進歩の適用という包括的なアプローチを利用することにより、古生物学者はこれらの古代の巨人に対する私たちの理解に革命をもたらし続けています.過去 20 年間 (およびジュラシック パーク以降) 初演)、科学者たちは史上最大の恐竜を発見し、これまでで最も保存状態の良い恐竜は皮膚の色素沈着を特定し、恐竜タンパク質の存在さえ確認しました.恐竜の化石が地下に埋められた数百万年に比べれば、20年は瞬く間に過ぎません。恐竜研究におけるこれらのエキサイティングな進歩により、これらの古代のモンスターにはまだ発見されていない多くの秘密が残っていると私たちは信じています.
