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身高不矮,脖子更長(zhǎng) 蜥腳類(lèi)恐龍為何進(jìn)化出纖長(zhǎng)脖子
發(fā)布時(shí)間:2020.12.16        閱讀次數(shù):

蜥腳類(lèi)恐龍,是侏羅紀(jì)早期地球的王者。其家族龐大,足足演化出100多個(gè)物種。同時(shí),它們也是地球歷史上體型最大的恐龍群體。在11月17日出版的英國(guó)《皇家學(xué)會(huì)生物學(xué)分會(huì)學(xué)報(bào)》上,古生物學(xué)家新近分析了阿根廷巴塔哥尼亞出土的蜥腳類(lèi)恐龍頭骨,以及附近巖層中的植物化石,得以了解這頭蜥腳類(lèi)恐龍生活時(shí)期的氣候和生態(tài)系統(tǒng),進(jìn)而推斷1.8億年前的氣候變化。

其中,最引人關(guān)注的是,為何侏羅紀(jì)早期蜥腳類(lèi)恐龍就已演化出纖長(zhǎng)脖子和巨型身軀?從古地質(zhì)和古氣候,以及在全球相繼發(fā)現(xiàn)的一塊塊頸椎化石,古生物學(xué)家們開(kāi)啟了一場(chǎng)探秘之旅。

只有長(zhǎng)脖子才能躲過(guò)滅絕?

覓食差異化因素導(dǎo)致蜥腳類(lèi)恐龍演化出“長(zhǎng)脖子”,這種解釋不是很準(zhǔn)確。牙齒和頭骨的一些結(jié)構(gòu)改變,更有利于它們覓食。

蜥腳類(lèi)恐龍是蜥臀目蜥腳形亞目的一個(gè)類(lèi)群。長(zhǎng)脖子的植食性蜥腳類(lèi)恐龍,也曾是陸地上最大的動(dòng)物,當(dāng)今世界上所有已發(fā)現(xiàn)的化石以及所有現(xiàn)存動(dòng)物,都無(wú)法出其右。即使身長(zhǎng)超過(guò)30米也不是個(gè)事,可它們的腦袋很小,頸和尾很長(zhǎng),粗壯的四肢支撐著巨大軀體。

研究表明,它們與肉食性恐龍和原蜥腳類(lèi)恐龍是近親,在侏羅紀(jì)早期進(jìn)化,侏羅紀(jì)晚期達(dá)到鼎盛,在白堊紀(jì)時(shí)期滅絕。

巴塔哥尼亞新出土的化石,即屬于蜥腳類(lèi)恐龍,研究人員把它命名為“巴瓜爾黎明”?!鞍凸蠣枴痹醋跃唧w出土位置阿根廷巴瓜爾峽谷,“黎明”表示這種恐龍生活的年代很早。阿根廷埃希迪奧·費(fèi)魯利奧古生物博物館主要研究人員迭戈·波爾等人推測(cè),它身長(zhǎng)40米。

化石顯示,“巴瓜爾黎明”下頜強(qiáng)壯,牙齒比那些已滅絕植食性恐龍粗7倍。這種生理構(gòu)造使它們能以針葉樹(shù)堅(jiān)硬似皮革的樹(shù)葉為食。

“那時(shí),的確有一些極其高大的植物,例如十幾米長(zhǎng)的硅化木化石,表明在其存活期,樹(shù)高估計(jì)達(dá)幾十米?!敝袊?guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所古生物博物館展陳收藏部主管賀一鳴博士向科技日?qǐng)?bào)記者介紹,一方面,巨大的蜥腳類(lèi)恐龍吃高大喬木的樹(shù)葉,可以與其他低矮的植食性恐龍和平分享避免競(jìng)爭(zhēng);另一方面,蜥腳類(lèi)恐龍牙齒如梳子一般,適合從樹(shù)枝上輕松刮去所有樹(shù)葉,不經(jīng)咀嚼直接吞進(jìn)肚子里。這種進(jìn)食方式能耗低,每天可以攝入驚人的食物,以維持龐大軀體的能量。

在體型龐大的“巴瓜爾黎明”之后,長(zhǎng)脖子的其他蜥腳類(lèi)恐龍?jiān)诘厍蛏涎永m(xù)了1億年。

研究人員認(rèn)為,當(dāng)時(shí)南半球生存環(huán)境嚴(yán)酷,火山爆發(fā)向大氣釋放大量二氧化碳和甲烷,地面巖漿橫流,多種陸地植物滅絕,一種高大的針葉樹(shù)卻存活下來(lái)。這種植物的針狀樹(shù)葉富含營(yíng)養(yǎng),但長(zhǎng)在高處,不易夠到,而且質(zhì)地堅(jiān)硬。這種變化意味著,多種蜥腳類(lèi)恐龍滅絕,只有體型巨大、脖子纖長(zhǎng)的一支存活下來(lái)。

但并不是所有的研究人員都贊同“貪吃進(jìn)化說(shuō)”。

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所副研究員趙祺認(rèn)為,覓食差異化因素導(dǎo)致蜥腳類(lèi)恐龍演化出長(zhǎng)脖子雖然有一定道理,但這種解釋不是很準(zhǔn)確。長(zhǎng)脖子更利于恐龍?jiān)跍p少身體移動(dòng)的情況下,通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)脖子來(lái)獲得更多的食物。侏羅紀(jì)時(shí)代植被的改變,促使大型蜥腳類(lèi)恐龍的牙齒和頭骨的一些結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,更加有利于它們覓食高纖維植物。

恐龍的長(zhǎng)脖子到底有何用?

防御對(duì)手,尾巴才是最強(qiáng)有力武器;吸引異性,恐龍靠的是頭骨上某些特征;長(zhǎng)脖子的確能在一定程度上幫恐龍更好地散熱。

研究人員綜合全球蜥腳類(lèi)恐龍化石發(fā)掘和研究成果發(fā)現(xiàn),在侏羅紀(jì)時(shí)期,地球上的蜥腳類(lèi)恐龍,基本都是以“長(zhǎng)脖子怪物”為主,雖然物種不同,但是它們的特征卻非常相似:都擁有長(zhǎng)長(zhǎng)的脖子、長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴,而且不懼怕任何肉食性恐龍的攻擊。

事物的發(fā)展變化,有主導(dǎo)性因素,但又往往不是單一因素所致。因此,關(guān)于“長(zhǎng)脖子”衍生出各種各樣腦洞大開(kāi)的假說(shuō),如“散熱說(shuō)”“防御說(shuō)”,以及“吸引異性說(shuō)”。

趙祺認(rèn)為,隨著蜥腳類(lèi)恐龍?bào)w型不斷增大,散熱的確是隨之而來(lái)的一個(gè)大問(wèn)題,長(zhǎng)脖子能夠更好地散熱?!坝捎隗w積是長(zhǎng)度的三次方,面積是長(zhǎng)度的二次方,隨著體型的增大,單位面積所對(duì)應(yīng)的體積顯著提高,相對(duì)于龐大的軀干,長(zhǎng)脖子能夠在一定程度上緩解其散熱的問(wèn)題?!?/p>

在侏羅紀(jì)時(shí)期,蜥腳類(lèi)恐龍成功生存與防御敵害的本領(lǐng)分不開(kāi)。它們看起來(lái)笨拙,顯得有些呆頭呆腦,其龐大的身軀,動(dòng)輒重達(dá)數(shù)十噸。面對(duì)這樣的龐然大物,肉食性恐龍望而生畏、不敢貿(mào)然進(jìn)犯。在它們面前,“小個(gè)子”肉食性恐龍完全不堪一擊,就好像在如今的地球上,身軀龐大的大象同樣沒(méi)有天敵。

賀一鳴向記者介紹,蜥腳類(lèi)恐龍一般用龐大的軀體和長(zhǎng)尾巴的晃動(dòng),來(lái)防御對(duì)手的攻擊,它們的尾巴就是最強(qiáng)有力的武器。

“我認(rèn)為長(zhǎng)脖子反而不利于防御外敵的入侵。過(guò)長(zhǎng)的脖子,往往會(huì)使得首尾難以兼顧。蜥腳類(lèi)恐龍主要是通過(guò)體型增大的策略,來(lái)抵御外敵,而不是通過(guò)長(zhǎng)脖子?!壁w祺也認(rèn)為。同時(shí),現(xiàn)代雄性長(zhǎng)頸鹿會(huì)用長(zhǎng)脖子互相拍打,以競(jìng)相吸引異性;但面對(duì)恐龍,這個(gè)解釋并沒(méi)有很好的證據(jù)支持??铸垶榱宋愋?,往往是靠一些頭骨上的特征,比如冠龍巨大的頭冠、角龍的頸盾等。

此外,也有觀點(diǎn)認(rèn)為在恐龍的時(shí)代,地球上氧氣充足,所以動(dòng)植物都能長(zhǎng)成大個(gè)子;也有人認(rèn)為,這些大型恐龍?bào)w重太大,當(dāng)它們從幼年長(zhǎng)到成年,需要回到水中生活,依賴水的浮力活動(dòng),否則它們的四肢難以支撐巨大的身軀,稍短的脖頸難以讓它們輕松向前伸展。

但要全面回溯到1.8億年前,還有諸多疑問(wèn)有待破解,個(gè)頭特別巨大的恐龍的活動(dòng)狀態(tài),以及生理機(jī)制仍有很多謎題。

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長(zhǎng)脖子恐龍也有“小煩惱”

事物都有兩面性,演化出超長(zhǎng)的脖子固然可以輕松探到幾十米高處的樹(shù)葉,但也會(huì)帶來(lái)生理機(jī)制的巨大挑戰(zhàn)。

“蜥腳類(lèi)恐龍可能就是陸生動(dòng)物體型的極限。重力對(duì)心臟與輸血的負(fù)擔(dān)非同小可,長(zhǎng)頸鹿的心臟到頭頂有2.5米,血壓高達(dá)4.3倍的大氣壓,相當(dāng)于10層樓深的水下壓力,而蜥腳類(lèi)恐龍則有動(dòng)輒十幾米長(zhǎng)的脖子,血管承受的強(qiáng)度可想而知?!辟R一鳴解釋說(shuō)。電影里的陸地大怪獸在現(xiàn)實(shí)世界中是不存在的,因?yàn)樘蓟锕趋篮图∪庀到y(tǒng)在支撐自己體重方面是存在極限的。

蜥腳類(lèi)恐龍擁有與鳥(niǎo)類(lèi)相似的肺部結(jié)構(gòu),含有氣囊,呼吸效率是哺乳動(dòng)物的2.5倍。呼氣時(shí),氣囊里的空氣進(jìn)入肺部取代肺部空氣,形成“雙重呼吸”結(jié)構(gòu),使得它們肺部始終都有新鮮空氣。早期蜥腳類(lèi)則是在頸椎部有氣囊空腔,后期蜥腳類(lèi)脊椎骨也有氣囊空腔。

在采訪中,賀一鳴為記者梳理了世界范圍內(nèi)那些已經(jīng)確信可考的長(zhǎng)脖子蜥腳類(lèi)恐龍。

1993年命名的中加馬門(mén)溪龍,是在我國(guó)準(zhǔn)噶爾盆地東部將軍廟附近發(fā)現(xiàn)的侏羅紀(jì)晚期的蜥腳類(lèi)恐龍,身長(zhǎng)達(dá)到37米。推測(cè)其僅脖子就長(zhǎng)約17米,證據(jù)是保存有一塊長(zhǎng)達(dá)160厘米長(zhǎng)的頸椎骨,但其他很多化石缺失。

發(fā)現(xiàn)于河南省汝陽(yáng)縣劉店鎮(zhèn)沙坪村晚白堊世早期蟒川組的巨型汝陽(yáng)龍,最長(zhǎng)頸椎骨長(zhǎng)124厘米,保存頸椎數(shù)量較多,約占原長(zhǎng)度一半,推測(cè)其脖子長(zhǎng)度約13到16米。

而超龍是梁龍類(lèi)的成員,單個(gè)頸椎很長(zhǎng)但是梁龍類(lèi)頸椎數(shù)量少,估測(cè)脖子全長(zhǎng)約13.7米。鄯善新疆巨龍的化石,完整保存了18枚頸椎骨,其中最長(zhǎng)的12節(jié)頸椎骨長(zhǎng)達(dá)123厘米,整條頸椎長(zhǎng)度為14.9米。盡管在頸椎總長(zhǎng)度上或無(wú)法與中加馬門(mén)溪龍相比,但新疆巨龍卻是目前發(fā)現(xiàn)的具有最長(zhǎng)完整頸椎骨的恐龍,同時(shí)也是有確鑿證據(jù)的脖子最長(zhǎng)的陸生動(dòng)物。

隨著考古發(fā)掘的不斷推進(jìn),今后,地層中或許還有更多的長(zhǎng)脖子“明星恐龍”現(xiàn)身。