【恐龍公園】恐龍為啥能長那么大？

【恐龍公園】最大的陸生動(dòng)物

在阿根廷一家自然博物館，陳列著一節(jié)恐龍的椎骨。它長1.6米，需要一部鏟車才能舉起來，而要是人類的一節(jié)椎骨，你的一只手掌就足以把它托起。

這節(jié)椎骨屬于阿根廷龍。這種恐龍生活在距今約1億年前，就我們目前所知，是有史以來最大的陸生動(dòng)物。它在一生中，可以長到大約35米，重80噸。

阿根廷龍是蜥腳類恐龍的一種，其他還包括梁龍、腕龍和雷龍。蜥腳類恐龍很容易辨認(rèn)，其特征是擁有一根長長的脖子，一條長尾巴，一個(gè)桶狀的軀干和粗壯的腿。盡管并非所有蜥腳類恐龍都是龐然大物，但大型蜥腳類恐龍的確大得不可思議。

沒有任何陸生動(dòng)物曾經(jīng)接近過像阿根廷龍那樣大的塊頭。今天生活在地球上的最大陸生動(dòng)物是非洲象，雄性非洲象一般可重達(dá)6噸。迄今最大的陸生哺乳動(dòng)物是高6米的巨犀，生活在距今3000萬年前，重達(dá)15噸。但它們都沒法跟蜥腳類恐龍相比。甚至在恐龍中，蜥腳類恐龍都算得上是“巨人族”。成年的霸王龍只有7噸重，目前出土的最大非蜥腳類恐龍是一只鴨嘴龍，重16噸。

長期以來，蜥腳類恐龍聞所未聞的碩大身軀對(duì)于生物學(xué)家來說都是一個(gè)謎。它們?cè)趺纯梢蚤L這么大？為什么在這之前和之后沒有別的陸生動(dòng)物可以達(dá)到它們的塊頭？這些問題一直以來沒有讓人信服的解釋。

但現(xiàn)在，一個(gè)理論終于可以比較滿意地解釋它們是如何進(jìn)化來的了。

【恐龍公園】卵生幫助恐龍?zhí)魬?zhàn)極限

早在19世紀(jì)，英國古生物學(xué)家愛德華?柯伯就注意到一個(gè)現(xiàn)象：一個(gè)物種的動(dòng)物在進(jìn)化過程中傾向于越變?cè)酱蟆＿@后來被稱為柯伯規(guī)則。

從進(jìn)化上講，個(gè)體越大，就越難以被捕食者侵犯，同時(shí)也更容易在尋找食物和配偶時(shí)打敗敵手，但同時(shí)也會(huì)帶來一些劣勢(shì)。大型動(dòng)物更容易滅絕，因?yàn)榇笮蛣?dòng)物比起小型動(dòng)物來，食量大，繁殖又慢，所以當(dāng)遇到食物短缺的年代，滅絕的概率就更高。

所以，一方面自然選擇鼓勵(lì)動(dòng)物越長越大，但另一方面，它們最終要為此付出代價(jià)。這兩股力量相互制約，使得大多數(shù)陸生動(dòng)物一般不超過10噸。

大的體型還會(huì)產(chǎn)生其他一些問題。譬如，如何支撐那么大的體重？如何攝入足夠的食物和氧氣？如何防止身體過熱？但不可思議的是，這些問題所帶來的挑戰(zhàn)全被蜥腳類恐龍克服了。

這是怎么回事？1990年代，一位美國古生物學(xué)家提出一種觀點(diǎn)，認(rèn)為一個(gè)重要的因素是蜥腳類恐龍的繁殖方式。像所有的恐龍一樣，它們是卵生的，而幾乎所有哺乳動(dòng)物都是胎生的。

我們知道，哺乳動(dòng)物體型越大，它所下的崽就越少，而且每次懷胎間隔就越長。然而因?yàn)槁焉笮涂铸垍s可以持續(xù)不停地下一窩窩的蛋，因此擁有非常多的后代。大象要隔4年才生一次，在同樣的時(shí)間里，一頭大型恐龍大概可以產(chǎn)幾百個(gè)蛋了。當(dāng)恐龍?bào)w型增大的時(shí)候，它的后代數(shù)量并沒有因此減少。這樣，它們就躲過了一般大型動(dòng)物因繁殖慢而容易被滅絕的風(fēng)險(xiǎn)。萬一遇到危險(xiǎn)，比起大型哺乳動(dòng)物來，它們種群的數(shù)量也恢復(fù)得更快。

蜥腳類恐龍擁有強(qiáng)大繁殖能力的證據(jù)來自它們留下的非常詳盡的化石記錄。蜥腳類恐龍留下了許多恐龍蛋和巢的化石。這些恐龍蛋一般只有鴕鳥蛋大小，一窩可以達(dá)到8只，有時(shí)候甚至里面的胚胎化石都完整保留了下來。

給古生物學(xué)家留下深刻印象的是：成年的蜥腳類恐龍?bào)w型那么龐大，而它們產(chǎn)的卵卻那么小，這實(shí)在不成比例！通常動(dòng)物個(gè)體很大一部分能量用于繁殖后代，然而一只母蜥腳類恐龍，至少重在5噸以上吧，一次產(chǎn)下的蛋卻最多不超過24千克，所以它一年內(nèi)應(yīng)該能產(chǎn)好幾窩蛋。此外，還有證據(jù)表明，蜥腳類恐龍都沒有看護(hù)恐龍蛋和小恐龍的習(xí)性，這種習(xí)性又進(jìn)一步提高了它們的繁殖能力。

【恐龍公園】像鳥一樣呼吸

但卵生和不需要父母看護(hù)，看來并不是事情的全部，因?yàn)樗锌铸埗悸焉叶己苌倏醋o(hù)后代，但有的體型就比較小，所以蜥腳類恐龍能長這么大可能還有其他原因。

為了變得那么大，在有限的壽命里，就得長得快。為了了解恐龍的生長速率，科學(xué)家在顯微鏡下檢查了它們的骨頭切片。多數(shù)恐龍的骨骼里都有像樹木年輪一樣的生長線，這是新陳代謝緩慢的動(dòng)物所特有的。而蜥腳類恐龍卻沒有生長線，這跟哺乳動(dòng)物和鳥類相似。這說明蜥腳類恐龍新陳代謝率快，而這一點(diǎn)可以讓它們?cè)诟痰臅r(shí)間內(nèi)達(dá)到體型的極限。比如古生物學(xué)家對(duì)一種重達(dá)30多噸的亞洲蜥腳類恐龍的研究顯示，這種恐龍一年要長2噸，而非洲象一年最多才增加200千克體重。

但新陳代謝快必然要引起如何獲得足夠的氧氣，如何散熱等一系列問題。這是如何解決的呢？一些學(xué)者認(rèn)為，這竅門就藏在蜥腳類恐龍那獨(dú)一無二的身體構(gòu)造上。

2003年，有一位美國學(xué)者指出，蜥腳類恐龍擁有與鳥類相似的呼吸系統(tǒng)。鳥類的呼吸比起哺乳動(dòng)物來更為高效，因?yàn)樗鼈儾粌H有肺，還有氣囊。當(dāng)它們吸氣的時(shí)候，空氣同時(shí)充滿了它們的肺部以及身體里的氣囊。在呼氣時(shí)，雖然肺部的氣體流出，但同時(shí)從氣囊流出的新鮮空氣又進(jìn)入肺部（我們?cè)诤魵鈺r(shí)肺部是沒有新鮮空氣的）。所以它們的肺部始終充滿了新鮮空氣，據(jù)計(jì)算，在一次呼吸中，鳥類肺部毛細(xì)血管能夠吸入的氧氣是相同肺活量哺乳動(dòng)物的2.5倍。有證據(jù)表明，蜥腳類恐龍也擁有像鳥類一樣的氣囊。

這種呼吸方式還可以通過很多途徑來幫助支撐一個(gè)龐大的形體。首先，它解決了如何獲得足夠的氧氣的問題；其次，氣囊位于它們身體里椎骨附近，就像松軟的海綿一樣，極大地減輕了椎骨所承受的壓力；此外，為了與這種呼吸方式相適應(yīng)，蜥腳類恐龍椎骨里還有許多中空的氣囊腔，這減輕了椎骨的重量；最后，這種呼吸方式還可以為通過氣喘來散熱提供方便，從而又解決了散熱問題。

【恐龍公園】吃的竅門

最后還需解決食物問題。

現(xiàn)今地球上最大的陸生動(dòng)物都是食草的，靠吃大量沒有多大營養(yǎng)價(jià)值的樹葉和草維持生存。這是因?yàn)殛懙厣蠜]有足夠的果實(shí)和種子之類高營養(yǎng)的食物來滿足一只龐然大物的胃口，而草、樹葉和樹枝卻應(yīng)有盡有。對(duì)于那些已經(jīng)滅絕的巨無霸動(dòng)物，也應(yīng)該不會(huì)例外。

但是依靠低營養(yǎng)的草料為生意味著需要吃得很多。在有限的時(shí)間內(nèi)能否吃得足夠多，以滿足身體需要，是決定動(dòng)物體型的一個(gè)重要因素。一頭大象需要每天花18個(gè)小時(shí)不停地吃，一天大約能吃掉200千克植物。

大型蜥腳類恐龍一天大概需要吃1噸植物，它們?nèi)绾文茏龅竭@一點(diǎn)呢？古生物學(xué)家認(rèn)為，它們那像鶴一樣的長頸和小腦袋是理解這個(gè)問題的關(guān)鍵。

前面提到，蜥腳類恐龍的椎骨因中空而顯得較輕，這允許它們的脖子長得更長。由此一來，它們上下左右的吃食范圍就更廣了。它們可以站著靜止不動(dòng)，一切都通過扭動(dòng)脖子來完成，同時(shí)還可以減少能量損耗。

而且在吃食時(shí)，它們并不咀嚼，而是用牙齒先把樹葉和樹枝采集下來，塞滿嘴巴，然后才一起吞咽下去。比起花時(shí)間咀嚼，這樣做允許它們每天能塞進(jìn)肚子更多的食物。這還意味著，它們不需要笨重的臼齒以及與之配套的肌肉組織，使得頭部的重量減輕，脖子可以伸得更長。

從一頓未經(jīng)咀嚼的大餐中得來的營養(yǎng)成分，需要經(jīng)過體內(nèi)微生物長時(shí)間發(fā)酵后才能被吸收。不過如此一來又產(chǎn)生了一個(gè)新問題：由于開花植物在蜥腳類恐龍統(tǒng)治地球的時(shí)代還沒有進(jìn)化出來，它們的食譜僅限于像杉樹、銀杏和馬尾松之類比較原始的裸子植物。根據(jù)動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)家過去的看法，這類飼料的營養(yǎng)價(jià)值尤其低。那么蜥腳類恐龍如何能依靠這些植物存活呢？

為此，2008年一位德國古生物學(xué)家從綿羊消化道內(nèi)提取微生物加以培養(yǎng)，然后把這些原始植物給這些微生物做食物，以此來模擬恐龍的消化。結(jié)果證明，這些植物的營養(yǎng)價(jià)值遠(yuǎn)比人們一度認(rèn)為的要高。只要給這些原始植物足夠長的時(shí)間，它們會(huì)被消化吸收得相當(dāng)徹底。因此又可以猜測(cè)，蜥腳類恐龍吃進(jìn)去的食物一定在它們體內(nèi)停留很長時(shí)間。

通過它們那獨(dú)一無二的生殖、身體和生活方式上的諸多優(yōu)勢(shì)，蜥腳類恐龍終于克服了限制其他陸生動(dòng)物生長的不利條件，成長為史無前例的巨無霸。它們一直存活了1.45億年之久，直到6500萬年前才被滅絕。

【恐龍公園】蜥腳類恐龍的歷史

2.2億年前（晚三疊紀(jì)）可考證的蜥腳類恐龍祖先在化石記錄中出現(xiàn)。

2.1億年前（晚三疊紀(jì)）的化石記錄中出現(xiàn)首個(gè)真正的蜥腳類恐龍，重達(dá)15噸的伊森龍。

1.55億年前（晚侏羅紀(jì)）蜥腳類恐龍達(dá)到全盛時(shí)期，像馬門溪龍、腕龍出現(xiàn)了，此外還有梁龍和雷龍。除了南極大陸，所有大陸上都發(fā)現(xiàn)了蜥腳類恐龍的化石。

1億年前，迄今最大的蜥腳類恐龍阿根廷龍出現(xiàn)在今天南美洲巴塔哥尼亞一帶。

6500萬年前，由于一顆小行星撞擊地球，蜥腳類恐龍和其他恐龍一起被滅絕。