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香港中文大學（中大）生命科學學院領導國際研究團隊發現，早期多翼恐龍在滑翔時，已能運用現代鳥類與昆蟲所具備的複雜空氣動力學特徵。是次研究聚焦於微盜龍（Microraptor），一種白堊紀時期（約1.43億至6600萬年前）近似鳥類的恐龍。研究首次利用數據化的電腦模擬，分析微盜龍如何利用前翼與後翼之間的氣流交互作用，提升滑翔效率。相關研究成果已發表於權威科學期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）。

微盜龍飛行之謎

微盜龍的前肢和後肢均長有羽毛，形成獨特的「四翼」結構。數十年來，古生物學家對微盜龍四翼結構的用途意見分歧。為解開謎團，中大生命科學學院助理教授文嘉棋教授與博士後研究員Csaba Hefler博士，結合化石解剖資料與空氣動力學電腦分析，發現微盜龍的後翼可以利用翼尖前緣的渦流[1]，配合前後翼之間的下洗氣流[2]，與其他翼間空氣動力交互作用，構成有效的「升力產生機制」，幫助其提升滑翔能力。

文嘉棋博士表示：「據我們所知，這是同類研究中首次利用數據化的電腦模擬，了解多翼脊椎動物前翼與後翼間的協同作用。團隊透過『納維-斯托克斯方程的第一性原理數值研究』[3]（first-principle Navier-Stokes equations-based numerical investigations）系統分析微盜龍模型周團的氣流模式和產生的空氣動力，以評估這種多翼結構帶來的飛行效益。結果顯示，微盜龍是擅長滑翔的生物，其前後翼能協同運作，從而增強升力產生。此外，其特別的後翼形狀有助於從翼尖渦流中提取升力，進一步提升飛行效率。」

研究共同作者、山東省臨沂大學王孝理教授表示：「是次研究運用了山東天宇自然博物館逾百件微盜龍化石標本的最新解剖學資訊，其中包含僅能透過鐳射螢光成像技術（Laser-Stimulated Fluorescence，LSF）觀察到的翅膀及身體輪廓資訊，為精確重建飛行形態提供關鍵依據。」

另一位共同作者、香港科技大學（科大）榮休教授及前校長、科大（廣州）講座教授及鳥類空氣動力學專家，史維教授表示：「在解剖結構上微盜龍的結構特殊，牠們的前翼與後翼之間的相互作用，具備不同模式可以有效地利用高度不穩定的氣流。」

研究將有助探索飛行演化的進程

文嘉棋博士補充道： 「我們的研究結果指出，有效利用不穩定氣流的特徵，是早期飛行演化的關鍵步驟。這些多翼飛行恐龍透過調節前後翼的相對位置與角度，廣泛探索了不同的飛行模式。這可能為現代鳥類的雙翼飛行模式奠定了基礎，讓牠們可以解放雙腿，專注於捕食等其他功能的演化。」他強調，這項研究將複雜空氣動力學特徵出現的時間點進一步推前，有助深入探索飛行演化的不同進程。

研究全文，請參閱：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2518106123

[1] 渦流（Vortex）在流體動力學中，渦流是指流體中圍繞軸線（直線或曲線）旋轉的區域。

[2] 下洗氣流（Downwash flows）是指空氣因機翼或旋翼等物體而向下偏轉的現象，這對於產生升力至關重要，但同時也會產生湍流並影響有效攻角。

[3] 納維-斯托克斯方程的第一性原理數值研究（First-principle NS equation-based numerical investigations）利用計算方法分析流體運動的控制方程（即質量守恆、動量守恆，有時包括能量守恆），以模擬複雜的流動情況。這類研究著重於精確度、穩定性及物理真實性，並常將結果與理論或實驗數據進行比對以作驗證。