为什么一些恐龙如斯复杂?
更新时间: 2019-07-20

  ,对动物的活动、取食、繁衍和心理等诸多方面都有主要影响,同时这一目标对个别发育、性双型以及天然选择和性选择等方面的研究也至关主要。体型的演化,无论是大型化仍是小型化都具有很是主要的演化意义。

  从消化生物学的角度, 蜥脚类恐龙的消化系统很是奇特。基于现生植食性动物的研究,蜥脚类恐龙很可能雷同哺乳动物中的长鼻类或者奇蹄类,具有一个后肠发酵室,食物长时间逗留于此进行消化;但分歧于后者,蜥脚类恐龙正在静止形态取食范畴更大(得益于长颈),无需破费时间和能量去破坏食物(是缺乏品味和胃磨系统),从而可以或许持续快速地获取食物。从理论上讲,这使蜥脚类恐龙正在低能耗的环境下,持续获取养分。

  近年来,更多学者试图从恐龙本身的生物要素动手,去会商恐龙的巨型化缘由。从生物力学的角度,体型增大有一系列选择性劣势,但跟着体型增大, 这些劣势将削弱, 最终消逝。有研究认为蜥脚类巨型化可能和高消化效率相关,但也有研究认为,高效率消化和大型化似乎并不相关。蜥脚类巨型化研究,该当从寻找消化心理模子转向对食物质量和可用生物量的相关性,以及基于体型大小和取食选择相关性的生态模子的探索。一项3个兽脚类亚类群的研究并没有支撑消化效率和大体型具有相关性。于是有研究人员从呼吸心理学的角度切磋恐龙的巨型化。研究人员认为, 具有似鸟呼吸心理机制是翼龙类巨型化的一个前提前提;蜥脚类和兽脚类也具有似鸟呼吸系统, 可能为这两类恐龙的巨型化供给了前提。比来一项相关四脚类动物骨细胞形态的研究显示, 鸟类和其他蜥臀类恐的骨细胞概况积较着大于其他四脚类动物, 这可能推进了骨骼发展速度增加, 成为蜥臀类恐龙巨型化的一个可能的缘由。鸟臀类恐龙没有似鸟的肺部和概况积庞大的骨细胞, 然而这一类群也有巨型代表。所以,这些研究表白, 分歧恐龙类群的巨型化要素可能并不不异,或者至多不完全一样。

  进一步的问,是什么导致了巨型恐龙为什么会呈现长时间加快发展的现象?保守概念认为这是和生物本身配合感化的成果。要素取生物的体型互相关注。科学家提出大气形成、温度凹凸、食物形成等多方面要素可能会对恐龙体型演化存正在潜正在影响。部门要素影响体型的环境正在现活泼物中也能够找到典范。然而,分歧动物类群大型化的缘由显著分歧,恐龙巨型化也是如斯。因而,目前学界遍及认为恐龙各个类群的巨型化不适于用一个或者一组要素注释。

  对蜥脚类恐龙的呼吸系统和心血管系统的研究,也为这一类群巨型化趋向供给了主要消息。蜥脚类恐龙肺部由两部门形成,别离是附着正在脊椎和肋条上的气体互换部和接近肝肠部的气囊区, 这申明蜥脚类恐龙具有似鸟的高效呼吸系统,此中气囊正在节制体热方面起着主要感化,这对于巨型动物常主要的。总体而言, 蜥脚类恐龙的体热节制和心血管系统很是特化(如无汗腺、有气囊、心净四腔室、肌静脉泵、皮层慎密、血管壁厚、结缔组织发育、毛细血管低渗入性, 以及脚部脚垫布局),有帮于处理身体过热和血液轮回问题。

  这个问题最间接的研究方式就是阐发研究对象的发展策略。相关研究显示,恐龙巨型化一般有3种发展策略: 加快发展速度、延迟成熟春秋, 或者二者连系。例如,美国弗罗里达州立大学古生物学家Erickson对暴龙类的发展模式的研究就指出:暴龙类最出名的代表——雷克斯霸王龙体型庞大的从因是它们发展速度的加速。对巨型蜥脚类恐龙的发展发育研究显示,快速的发展也是蜥脚类巨型化的次要缘由。

  动物巨型化明显是分析要素感化的成果,既有要素,也有生物本身的要素。生物本身的要素,参考现活泼物的研究,陆生哺乳动物体型大小受限于品味行为和胎生的, 陆生爬步履物体型大小则受限于外温心理和低的根本代谢率的。鸟臀类恐龙受限于品味行为(因而具有大于最生哺乳动物的体型),蜥脚类恐龙则不受这一(因而具有相较前者更大的体型)。

  目前对蜥脚类恐龙的巨型化研究相对最为细致和深切,并正在近期取得了主要的进展。科学家发觉,蜥脚类恐龙具有的小型头部、加长的颈部、骨骼发育普遍的气腔化、无品味的行为和发财的胃磨功能,这些可能对于蜥脚类巨型化起了至关主要的感化。

  鸟臀类恐龙,虽然演化出了很是高效的牙齿品味布局——齿阵,但其体型仍然遭到品味行为,不会无限增大。

  科学家Sander提出一个生物梯级模子来注释蜥脚类巨型化,模子由5个的演化梯级构成:生殖、取食、头颈部、似鸟呼吸系统和新陈代谢。这5个梯级彼此联系关系,彼此感化。从生殖梯级看,卵生和无需育雏降低了抚育成本,有益于快速恢复种群;从取食和头颈部梯级看,有益取食的极长颈部的演化得益于蜥脚类恐龙相对小的头部和普遍气腔化的中轴骨骼,品味系统缺失使得小的头部演化成为可能,并和胃磨系统缺失一路促成了快速系统(品味和胃磨系统会食物获取速度),让大量食物可以或许长时间逗留正在发财的肠道系统中;从新陈代谢梯级看,少小高根本代谢率和成年降低的根本代谢率相连系,既了快速发展, 又减轻了成年期的取食承担。这些特征一路促成了蜥脚类恐龙的巨型化。

  我们晓得巨型动物的能量耗损很是庞大,它们是若何正在低能耗环境下获取大量动物性食物?这是蜥脚类恐龙巨型化需要处理的最根基问题。研究显示蜥脚类次要摄食C3动物,中生代期间C3动物数量充脚,且从能量角度至多和现生草本动物相当,这为巨型蜥脚类恐龙供给了充脚养分资本。同时,蜥脚类恐龙极长的颈部能够帮帮它们正在低能耗的环境下,笼盖更大趋向范畴,充实的操纵动物资本。

  虽然相关恐龙巨型化的研究论文数量浩繁, 但我们对恐龙巨型化的缘由仍然领会甚少, 恐龙巨型化成为了一个难解的演化生物学问题。Science 正在创刊125周年之际选出了125个最具挑和性的科学前沿问题, 此中“一些恐龙为什么如斯复杂”就位列此中。

  全面动物体型大小的性要素明显有帮于领会恐龙巨型化的缘由。从另一个角度, 对于恐龙巨型化要素的研究深度明显还有待提高, 现有材料明显还很无限。恐龙巨型化问题的最终处理有赖于整合和生物学消息, 成立一个分析的模子。

  正在恐龙的演化过程中,小型化相对少见却十分环节,由于这一过程取很多主要类群的发源相关,好比兽脚类恐龙的小型化了鸟类的发源历程。恐龙体型的大型化相对遍及。因而出名古生物学家柯普提出了柯普(Cope’s rule),他认为生物倾向于正在演化汗青中体型变大, 驱动力是大体型的选择劣势。然而,分歧窗者对柯普有分歧见地, 一些研究成果也表白柯普并不遍及合用于所有类群。但通过对分歧期间、分歧品种恐龙的体型大小数据阐发,证明恐龙内部很多演化支系都呈现了大型化现象,所以恐龙学者一般认为柯普遍及合用于恐龙类。

  雷克斯暴龙体型庞大的缘由,次要是由于其发展速度相较其他暴龙类更快。(Ericksonet.al,2014)