蜥腳類恐龍進(jìn)化出纖長脖子，只有長脖子才能躲過滅絕？

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多個物種。同時，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)會生物學(xué)分會學(xué)報》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)家們開啟了一場探秘之旅。

只有長脖子才能躲過滅絕?

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類群。長脖子的植食性蜥腳類恐龍，也曾是陸地上最大的動物，當(dāng)今世界上所有已發(fā)現(xiàn)的化石以及所有現(xiàn)存動物，都無法出其右。即使身長超過30米也不是個事，可它們的腦袋很小，頸和尾很長，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”。“巴瓜爾”源自具體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，它身長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，的確有一些極其高大的植物，例如十幾米長的硅化木化石，表明在其存活期，樹高估計達(dá)幾十米。”中國科學(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報記者介紹，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爭;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脖子雖然有一定道理，但這種解釋不是很準(zhǔn)確。長脖子更利于恐龍?jiān)跍p少身體移動的情況下，通過轉(zhuǎn)動長脖子來獲得更多的食物。侏羅紀(jì)時代植被的改變，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。

恐龍的長脖子到底有何用?

防御對手，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)時期，地球上的蜥腳類恐龍，基本都是以“長脖子怪物”為主，雖然物種不同，但是它們的特征卻非常相似：都擁有長長的脖子、長長的尾巴，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，隨著蜥腳類恐龍體型不斷增大，散熱的確是隨之而來的一個大問題，長脖子能夠更好地散熱。“由于體積是長度的三次方，面積是長度的二次方，隨著體型的增大，單位面積所對應(yīng)的體積顯著提高，相對于龐大的軀干，長脖子能夠在一定程度上緩解其散熱的問題。”

在侏羅紀(jì)時期，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，動輒重達(dá)數(shù)十噸。面對這樣的龐然大物，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尾巴的晃動，來防御對手的攻擊，它們的尾巴就是最強(qiáng)有力的武器。

“我認(rèn)為長脖子反而不利于防御外敵的入侵。過長的脖子，往往會使得首尾難以兼顧。蜥腳類恐龍主要是通過體型增大的策略，來抵御外敵，而不是通過長脖子。”趙祺也認(rèn)為。同時，現(xiàn)代雄性長頸鹿會用長脖子互相拍打，以競相吸引異性;但面對恐龍，這個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)為在恐龍的時代，地球上氧氣充足，所以動植物都能長成大個子;也有人認(rèn)為，這些大型恐龍體重太大，當(dāng)它們從幼年長到成年，需要回到水中生活，依賴水的浮力活動，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，個頭特別巨大的恐龍的活動狀態(tài)，以及生理機(jī)制仍有很多謎題。

延伸閱讀

長脖子恐龍也有“小煩惱”

事物都有兩面性，演化出超長的脖子固然可以輕松探到幾十米高處的樹葉，但也會帶來生理機(jī)制的巨大挑戰(zhàn)。

“蜥腳類恐龍可能就是陸生動物體型的極限。重力對心臟與輸血的負(fù)擔(dān)非同小可，長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輒十幾米長的脖子，血管承受的強(qiáng)度可想而知。”賀一鳴解釋說。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，呼吸效率是哺乳動物的2.5倍。呼氣時，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，身長達(dá)到37米。推測其僅脖子就長約17米，證據(jù)是保存有一塊長達(dá)160厘米長的頸椎骨，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，最長頸椎骨長124厘米，保存頸椎數(shù)量較多，約占原長度一半，推測其脖子長度約13到16米。

而超龍是梁龍類的成員，單個頸椎很長但是梁龍類頸椎數(shù)量少，估測脖子全長約13.7米。鄯善新疆巨龍的化石，完整保存了18枚頸椎骨，其中最長的12節(jié)頸椎骨長達(dá)123厘米，整條頸椎長度為14.9米。盡管在頸椎總長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)的具有最長完整頸椎骨的恐龍，同時也是有確鑿證據(jù)的脖子最長的陸生動物。

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脖子“明星恐龍”現(xiàn)身。(趙漢斌)