高效的呼吸系统可能是促成恐龙大型化的原因之一
我们知道, 恐龙尚未灭绝, 现今的鸟类就是恐龙的后代, 我们常吃的禽类——家鸡就属于一类兽脚类恐龙 。 如果氧气含量高了, 恐龙这类脊椎动物体型就大, 那么我们为什么不在高氧环境下养鸡呢?
要知道, 鸡也是一种恐龙(图片来源:https://www.zhifure.com/snzfj/71967.html)
实际上, 就脊椎动物而言, 呼吸系统对空气中氧气的利用模式是非常主动的 。 其中, 尤其以现生鸟类为甚 。 鸟类相对于其他脊椎动物, 有一个独特的呼吸系统, 叫做“双重呼吸系统” 。
鸟类遍布身体的气囊, 吸收和吐纳空气, 让空气在肺部来回通过两次 。 这种呼吸系统相对于哺乳动物(比如说人)来说更有效率 。 并且, 这种呼吸方式还可以根据环境变化来相对主动地调节呼吸效率, 更好地利用环境中的氧气 。 说一个很简单的例子, 高原上的雄鹰可以在氧气非常稀薄的高空飞行, 在高海拔的山地筑巢生活, 说明它们的呼吸效率是非常高的, 这样, 低氧环境就影响不了它们的体型大小 。
恐龙和鸟具有一样的双重呼吸系统(图片来源:https://www.gizmodo.jp/2017/02/birds-change-how-to-use-gene.html)
而这种“神一样的呼吸系统”, 在恐龙里面同样存在 。 古生物学研究发现, 这种呼吸系统正是鸟类祖先——恐龙们留给它们的“宝贵遗产”之一 。 科学家不但在鸟类的近亲兽脚类恐龙骨骼上发现了气腔的痕迹(这些气腔就是气囊所在之处), 也在亲缘关系稍远的蜥脚类龙中发现了这种结构 。
而蜥脚类龙恰恰就是体型最为庞大的一类恐龙 。 简单来说, 蜥脚类恐龙实际上有一个非常高效的呼吸系统, 对空气中的氧气利用率极高, 类似鸟类 。 因此, 空气中平均氧气含量的波动, 应该对这类恐龙日常生活影响不大, 不会存在氧气高了体型就变大, 氧气少了体型就变小的情况 。
除了氧气含量, 还有很多其他的说法, 比如植物中碳和氮的比值, 环境温度会影响恐龙的体型 。 实际上, 和氧气含量的答案都是一样的, 这些与恐龙生长息息相关的环境因素, 是恐龙生活必不可少的部分, 但都是决定恐龙体型大小的原因 。 也就是说:
1.不同恐龙类群的巨型化是不能用同一个或者一组环境因素解释的 。
2.有一些类群(如蜥脚类)的恐龙, 它们甚至突破了体型大型化的“天花板”, 那是因为它们生物本身的特殊原因 。
因此, 真正的大型化的原因, 应该从恐龙自身上面去找 。
恐龙是如何突破体重极限的长成庞然大物的?
截止目前对恐龙体型巨型化的研究, 有些恐龙能长这么大的最重要原因就是它们“很能长” 。 这听起来是一句没有意义的话, 实际上却是对问题本身的回答 。 并不是所有生物一个劲喂给它吃的, 它就可以一直长 。
那么, 什么是大型化的“天花板”?
实际上, 所有动物都是不会无限制的生长的 。 对于每一类动物而言, 都有一种或多种条件去限制其体型的增长 。 拿我们熟悉的大象来举例:大象属于长鼻类, 长鼻类中的成员其实在很早就演化出了与现在非洲象相当的体型, 成为陆地上最大的动物 。 然而自那之后, 虽然各种类群长鼻类兴衰往复, 但它们的体型并没有更进一步 。 也就是说, 有一个隐藏的体型“天花板”在限制它们的增大 。
构成“天花板”的因素很多, 比较重要的包括咀嚼、运动、食物来源、繁育方式等 。 拿咀嚼举例, 咀嚼, 简单来说就是吃东西 。 咀嚼是需要时间, 消耗能量的 。 每一个动物的一天, 都是一样长的(24小时) 。 假设动物a的进食模式是每天最多进食八个小时, 一天获得体重增加1kg, 一年体重增加365kg, 再乘上寿命, 得到的数值就是这种动物的体重上限了 。 因此, 如果咀嚼效率不提升, 这类动物就很难摄入更多的能量和物质, 就不能变得更大 。
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