身高不矮，脖子更長(zhǎng) 蜥腳類恐龍為何進(jìn)化出纖長(zhǎng)脖子

蜥腳類恐龍，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《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)家們開啟了一場(chǎng)探秘之旅。

只有長(zhǎng)脖子才能躲過滅絕？

覓食差異化因素導(dǎo)致蜥腳類恐龍演化出“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。

蜥腳類恐龍是蜥臀目蜥腳形亞目的一個(gè)類群。長(zhǎng)脖子的植食性蜥腳類恐龍，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，都無法出其右。即使身長(zhǎng)超過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堅(jiān)硬似皮革的樹葉為食。

“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，樹高估計(jì)達(dá)幾十米?！敝袊茖W(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，巨大的蜥腳類恐龍吃高大喬木的樹葉，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，蜥腳類恐龍牙齒如梳子一般，適合從樹枝上輕松刮去所有樹葉，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，一種高大的針葉樹卻存活下來。這種植物的針狀樹葉富含營養(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，多種蜥腳類恐龍滅絕，只有體型巨大、脖子纖長(zhǎng)的一支存活下來。

但并不是所有的研究人員都贊同“貪吃進(jìn)化說”。

中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類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，通過轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)脖子來獲得更多的食物。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的假說，如“散熱說”“防御說”，以及“吸引異性說”。

趙祺認(rèn)為，隨著蜥腳類恐龍?bào)w型不斷增大，散熱的確是隨之而來的一個(gè)大問題，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題?！?/p>

在侏羅紀(jì)時(shí)期，蜥腳類恐龍成功生存與防御敵害的本領(lǐng)分不開。它們看起來笨拙，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有天敵。

賀一鳴向記者介紹，蜥腳類恐龍一般用龐大的軀體和長(zhǎng)尾巴的晃動(dòng)，來防御對(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。過長(zhǎng)的脖子，往往會(huì)使得首尾難以兼顧。蜥腳類恐龍主要是通過體型增大的策略，來抵御外敵，而不是通過長(zhǎng)脖子。”趙祺也認(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)解釋并沒有很好的證據(jù)支持。恐龍為了吸引異性，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。

延伸閱讀

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葉，但也會(huì)帶來生理機(jī)制的巨大挑戰(zhàn)。

“蜥腳類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。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。

蜥腳類恐龍擁有與鳥類相似的肺部結(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。早期蜥腳類則是在頸椎部有氣囊空腔，后期蜥腳類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)脖子蜥腳類恐龍。

1993年命名的中加馬門溪龍，是在我國準(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)于河南省汝陽縣劉店鎮(zhèn)沙坪村晚白堊世早期蟒川組的巨型汝陽龍，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。

而超龍是梁龍類的成員，單個(gè)頸椎很長(zhǎng)但是梁龍類頸椎數(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)度上或無法與中加馬門溪龍相比，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。