恐龙是热的还是不热的?

恐龙的奥秘深入探讨了“恐怖的爬行动物”的神秘一面,以及让古生物学家夜不能寐的所有问题。

我们已经迟了 6600 万年,无法用老方法测量恐龙的体温。古生物学家无法对一只“霸王龙”进行麻醉,并在其体内插入蜡封的温度计,就像一些动物学家曾 监测鳄鱼体温 那样。虽然专家认为非鸟类恐龙是活跃、生长迅速的生物,体温高于周围环境,但恐龙生理学 101 仍然是一个问题多于答案的学科。这些答案可以揭示从恐龙每天需要吃多少,到它们如何适应从北极森林到酷热沙漠的各种环境。

多年来,古生物学家一直在争论 恐龙是温血还是冷血。在 19 世纪末,一些学者恰当地猜测恐龙一生大部分时间都在活跃地活动。他们的推论部分基于像鸭嘴龙“鸭嘴龙”和尖牙霸王龙“利爪迅猛龙”等史前爬行动物的肢体比例,这些比例表明它们是忙碌的动物,而不是巨大的漫游蜥蜴。但是,随着 古生物学领域将焦点转移 到进化问题上,研究人员对数量丰富、熟悉的化石哺乳动物比对奇怪且有时难以理解的恐龙更感兴趣。直到 20 世纪 60 年代末——以及发现了启发了《侏罗纪公园》中迅猛龙的“恐爪龙”——古生物学家才重新审视恐龙体温高的想法。这场争论至今仍在继续。

当然,这本身就不是一个简单的问题。温血或冷血——这是两种生理特征之间的二元选择——是一个相当有缺陷的概念,它仅限于生物体的体温,而不是其新陈代谢和生理学如何调节该体温。想想一只蜥蜴在日出时在沙漠里爬行。因为它是“冷血”,或者说是动物学家所谓的“外温动物”,所以蜥蜴的体温会随着周围环境而变化。这意味着爬行动物在清晨可能会行动迟缓,但随着太阳晒暖了它那小小的带刺的身体,它会变得更加活跃。“温血”或内温动物,如人类,它们维持近乎恒定的高体温,不必在阳光下解冻,但也要小心不要过热或超出它们能够正常运作的狭窄温度范围。

还有介于两者之间的。有些动物,包括大白鲨,它们的身体比周围的海水温暖,但当它们在冷热水之间移动时,它们的体温仍然会发生显著变化。还有一些有袋动物会经历每日的蛰伏,即它们完全清醒但身体不活动以节省能量的时期。例如,对一种名为 侏儒负鼠 的小型、类似鼩鼱的动物的研究发现,它的体温每天会下降至少 6°F(约 3.3°C),持续长达 12 小时。

尽管存在这种模糊性,但有一些固定的生物因素在调节热量和相关身体功能方面起着作用。体型似乎是一个重要因素。1946 年,古生物学家埃德温·科尔伯特及其同事进行了 一组残酷的鳄鱼实验,将它们暴露在阳光直射下,并用设备将爬行动物固定成拖着尾巴的恐龙状。由于体积和表面积的关系,较大的鳄鱼体温变化较慢,但较小的研究动物在调节体温方面却遇到了困难。有些甚至因在无情的阳光下过热而死亡。但是,这项研究以及之后许多其他研究表明,更大的体型意味着体温变化更慢,这需要 大型动物采取策略 来获取或散发热量,以便它们能够保持舒适。

恐龙,就像现代的野兽一样,可能没有统一的生理特征。毕竟,“恐龙”这个词涵盖了一个庞大、仍然活着的动物群体,它们有着不同的形状和大小,存在了 2 亿多年。但是,为了研究像“三角龙”和“异特龙”这样的已灭绝物种的内部温度调节器,古生物学家不得不发挥创意。

一些研究人员试图直接从化石骨骼中测量恐龙的体温。生物体在饮水时会吸收氧的同位素;当元素被整合到骨骼和牙齿中时,其地球化学特征会受到身体温度的影响。一项应用于“霸王龙”的 1994 年的研究 得出结论,该恐龙的氧同位素看起来像恒温动物——一种通过产生内部体热来维持近乎恒定体温的动物。但其他专家 质疑了这些结果,并且 后来的分析 提出,虽然“霸王龙”确实通过内部产生热量,但它可能拥有像今天的大白鲨那样波动的体温。

解释恐龙骨骼的微观细节也具有挑战性,因为专家们仍在学习生理学如何影响现存动物的骨骼生长。许多古代爬行动物的化石显示出 生长停滞线(LAGs),这是生物体周期性停止成熟时产生的。这些骨骼环曾被认为是表明非鸟类恐龙会周期性停止生长(像许多现代爬行动物一样),因此可能是冷血的。但 2012 年的一项研究 发现,现代哺乳动物在食物稀缺的寒冷季节也会在骨骼中形成 LAGs,当时生长 spurt 可能不是最佳选择。不过,对恐龙生长速率的各种研究普遍发现,“ 可怕的蜥蜴」的生长速度比现存爬行动物快,甚至与 现存哺乳动物 的生长速度相当。但这种相关性比科学家们从化石中寻求的详细信息要模糊得多。

古生物学家仍在利用各种技术收集线索,试图拼凑出关于体温的全貌。一项 2022 年的研究 考察了保存在恐龙骨骼中的新陈代谢压力生物标记物,这些标记物可以作为动物新陈代谢的线索。“霸王龙”和“腕龙”等大型恐龙更接近于今天研究的内温动物,而“剑龙”和“三角龙”等恐龙似乎是从内温祖先进化而来,但转变为更偏向外温。另一方面,另一项分析 考察了“腕龙”等长颈恐龙的栖息地,表明这些恐龙从未栖息在寒冷的极地环境中,这暗示它们拥有波动的体温,并且像食肉恐龙一样无法承受寒冷。简而言之,现有证据尚未提供一个明确的答案。

好消息是,我们并没有处在对恐龙进行全面重新思考的边缘。专家们已经发现了大量证据,证明我们中生代最喜欢的动物是行为复杂的动物,它们会互相角力、互相撕咬、挖掘藏在巢穴里的猎物,有时还会成群结队地行动。恐龙通常生长迅速,并且以某种方式维持高体温,这需要大量的食物来维持。具体细节仍然不清楚,而且它们在任意两种恐龙物种之间的差异可能与今天任意两种现存的哺乳动物或鸟类物种之间的差异一样大。

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