恐龙公园|恐龙博物馆|中国暴龙馆|地质公园|山东诸城恐龙国家地质公园

网站首页 > 新闻资讯 > 公园新闻

【恐龙公园】恐龙为啥能长那么大?

恐龙公园

【恐龙公园】最大的陆生动物

在阿根廷一家自然博物馆,陈列着一节恐龙的椎骨。它长1.6米,需要一部铲车才能举起来,而要是人类的一节椎骨,你的一只手掌就足以把它托起。

这节椎骨属于阿根廷龙。这种恐龙生活在距今约1亿年前,就我们目前所知,是有史以来最大的陆生动物。它在一生中,可以长到大约35米,重80吨。

阿根廷龙是蜥脚类恐龙的一种,其他还包括梁龙、腕龙和雷龙。蜥脚类恐龙很容易辨认,其特征是拥有一根长长的脖子,一条长尾巴,一个桶状的躯干和粗壮的腿。尽管并非所有蜥脚类恐龙都是庞然大物,但大型蜥脚类恐龙的确大得不可思议。

没有任何陆生动物曾经接近过像阿根廷龙那样大的块头。今天生活在地球上的最大陆生动物是非洲象,雄性非洲象一般可重达6吨。迄今最大的陆生哺乳动物是高6米的巨犀,生活在距今3000万年前,重达15吨。但它们都没法跟蜥脚类恐龙相比。甚至在恐龙中,蜥脚类恐龙都算得上是“巨人族”。成年的霸王龙只有7吨重,目前出土的最大非蜥脚类恐龙是一只鸭嘴龙,重16吨。

长期以来,蜥脚类恐龙闻所未闻的硕大身躯对于生物学家来说都是一个谜。它们怎么可以长这么大?为什么在这之前和之后没有别的陆生动物可以达到它们的块头?这些问题一直以来没有让人信服的解释。

但现在,一个理论终于可以比较满意地解释它们是如何进化来的了。

【恐龙公园】卵生帮助恐龙挑战极限

早在19世纪,英国古生物学家爱德华?柯伯就注意到一个现象:一个物种的动物在进化过程中倾向于越变越大。这后来被称为柯伯规则。

从进化上讲,个体越大,就越难以被捕食者侵犯,同时也更容易在寻找食物和配偶时打败敌手,但同时也会带来一些劣势。大型动物更容易灭绝,因为大型动物比起小型动物来,食量大,繁殖又慢,所以当遇到食物短缺的年代,灭绝的概率就更高。

所以,一方面自然选择鼓励动物越长越大,但另一方面,它们最终要为此付出代价。这两股力量相互制约,使得大多数陆生动物一般不超过10吨。

大的体型还会产生其他一些问题。譬如,如何支撑那么大的体重?如何摄入足够的食物和氧气?如何防止身体过热?但不可思议的是,这些问题所带来的挑战全被蜥脚类恐龙克服了。

这是怎么回事?1990年代,一位美国古生物学家提出一种观点,认为一个重要的因素是蜥脚类恐龙的繁殖方式。像所有的恐龙一样,它们是卵生的,而几乎所有哺乳动物都是胎生的。

我们知道,哺乳动物体型越大,它所下的崽就越少,而且每次怀胎间隔就越长。然而因为卵生,大型恐龙却可以持续不停地下一窝窝的蛋,因此拥有非常多的后代。大象要隔4年才生一次,在同样的时间里,一头大型恐龙大概可以产几百个蛋了。当恐龙体型增大的时候,它的后代数量并没有因此减少。这样,它们就躲过了一般大型动物因繁殖慢而容易被灭绝的风险。万一遇到危险,比起大型哺乳动物来,它们种群的数量也恢复得更快。

蜥脚类恐龙拥有强大繁殖能力的证据来自它们留下的非常详尽的化石记录。蜥脚类恐龙留下了许多恐龙蛋和巢的化石。这些恐龙蛋一般只有鸵鸟蛋大小,一窝可以达到8只,有时候甚至里面的胚胎化石都完整保留了下来。

给古生物学家留下深刻印象的是:成年的蜥脚类恐龙体型那么庞大,而它们产的卵却那么小,这实在不成比例!通常动物个体很大一部分能量用于繁殖后代,然而一只母蜥脚类恐龙,至少重在5吨以上吧,一次产下的蛋却最多不超过24千克,所以它一年内应该能产好几窝蛋。此外,还有证据表明,蜥脚类恐龙都没有看护恐龙蛋和小恐龙的习性,这种习性又进一步提高了它们的繁殖能力。

【恐龙公园】像鸟一样呼吸

但卵生和不需要父母看护,看来并不是事情的全部,因为所有恐龙都卵生,而且都很少看护后代,但有的体型就比较小,所以蜥脚类恐龙能长这么大可能还有其他原因。

为了变得那么大,在有限的寿命里,就得长得快。为了了解恐龙的生长速率,科学家在显微镜下检查了它们的骨头切片。多数恐龙的骨骼里都有像树木年轮一样的生长线,这是新陈代谢缓慢的动物所特有的。而蜥脚类恐龙却没有生长线,这跟哺乳动物和鸟类相似。这说明蜥脚类恐龙新陈代谢率快,而这一点可以让它们在更短的时间内达到体型的极限。比如古生物学家对一种重达30多吨的亚洲蜥脚类恐龙的研究显示,这种恐龙一年要长2吨,而非洲象一年最多才增加200千克体重。

但新陈代谢快必然要引起如何获得足够的氧气,如何散热等一系列问题。这是如何解决的呢?一些学者认为,这窍门就藏在蜥脚类恐龙那独一无二的身体构造上。

2003年,有一位美国学者指出,蜥脚类恐龙拥有与鸟类相似的呼吸系统。鸟类的呼吸比起哺乳动物来更为高效,因为它们不仅有肺,还有气囊。当它们吸气的时候,空气同时充满了它们的肺部以及身体里的气囊。在呼气时,虽然肺部的气体流出,但同时从气囊流出的新鲜空气又进入肺部(我们在呼气时肺部是没有新鲜空气的)。所以它们的肺部始终充满了新鲜空气,据计算,在一次呼吸中,鸟类肺部毛细血管能够吸入的氧气是相同肺活量哺乳动物的2.5倍。有证据表明,蜥脚类恐龙也拥有像鸟类一样的气囊。

这种呼吸方式还可以通过很多途径来帮助支撑一个庞大的形体。首先,它解决了如何获得足够的氧气的问题;其次,气囊位于它们身体里椎骨附近,就像松软的海绵一样,极大地减轻了椎骨所承受的压力;此外,为了与这种呼吸方式相适应,蜥脚类恐龙椎骨里还有许多中空的气囊腔,这减轻了椎骨的重量;最后,这种呼吸方式还可以为通过气喘来散热提供方便,从而又解决了散热问题。

【恐龙公园】吃的窍门

最后还需解决食物问题。

现今地球上最大的陆生动物都是食草的,靠吃大量没有多大营养价值的树叶和草维持生存。这是因为陆地上没有足够的果实和种子之类高营养的食物来满足一只庞然大物的胃口,而草、树叶和树枝却应有尽有。对于那些已经灭绝的巨无霸动物,也应该不会例外。

但是依靠低营养的草料为生意味着需要吃得很多。在有限的时间内能否吃得足够多,以满足身体需要,是决定动物体型的一个重要因素。一头大象需要每天花18个小时不停地吃,一天大约能吃掉200千克植物。

大型蜥脚类恐龙一天大概需要吃1吨植物,它们如何能做到这一点呢?古生物学家认为,它们那像鹤一样的长颈和小脑袋是理解这个问题的关键。

前面提到,蜥脚类恐龙的椎骨因中空而显得较轻,这允许它们的脖子长得更长。由此一来,它们上下左右的吃食范围就更广了。它们可以站着静止不动,一切都通过扭动脖子来完成,同时还可以减少能量损耗。

而且在吃食时,它们并不咀嚼,而是用牙齿先把树叶和树枝采集下来,塞满嘴巴,然后才一起吞咽下去。比起花时间咀嚼,这样做允许它们每天能塞进肚子更多的食物。这还意味着,它们不需要笨重的臼齿以及与之配套的肌肉组织,使得头部的重量减轻,脖子可以伸得更长。

从一顿未经咀嚼的大餐中得来的营养成分,需要经过体内微生物长时间发酵后才能被吸收。不过如此一来又产生了一个新问题:由于开花植物在蜥脚类恐龙统治地球的时代还没有进化出来,它们的食谱仅限于像杉树、银杏和马尾松之类比较原始的裸子植物。根据动物营养学家过去的看法,这类饲料的营养价值尤其低。那么蜥脚类恐龙如何能依靠这些植物存活呢?

为此,2008年一位德国古生物学家从绵羊消化道内提取微生物加以培养,然后把这些原始植物给这些微生物做食物,以此来模拟恐龙的消化。结果证明,这些植物的营养价值远比人们一度认为的要高。只要给这些原始植物足够长的时间,它们会被消化吸收得相当彻底。因此又可以猜测,蜥脚类恐龙吃进去的食物一定在它们体内停留很长时间。

通过它们那独一无二的生殖、身体和生活方式上的诸多优势,蜥脚类恐龙终于克服了限制其他陆生动物生长的不利条件,成长为史无前例的巨无霸。它们一直存活了1.45亿年之久,直到6500万年前才被灭绝。

【恐龙公园】蜥脚类恐龙的历史

2.2亿年前(晚三叠纪)可考证的蜥脚类恐龙祖先在化石记录中出现。

2.1亿年前(晚三叠纪)的化石记录中出现首个真正的蜥脚类恐龙,重达15吨的伊森龙。

1.55亿年前(晚侏罗纪)蜥脚类恐龙达到全盛时期,像马门溪龙、腕龙出现了,此外还有梁龙和雷龙。除了南极大陆,所有大陆上都发现了蜥脚类恐龙的化石。

1亿年前,迄今最大的蜥脚类恐龙阿根廷龙出现在今天南美洲巴塔哥尼亚一带。

6500万年前,由于一颗小行星撞击地球,蜥脚类恐龙和其他恐龙一起被灭绝。


COPYRIGHT © 山东诸城恐龙国家地质公园 技术支持:中旭网络 简体中文 | English |