恐龙的气囊多次进化,助其统治世界

广泛的气囊系统经过多次进化,使恐龙在不牺牲力量的情况下变得更大

詹姆斯·格尼

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有史以来最大和最凶猛的一些恐龙拥有一个解剖学上的秘密,助其走向成功。像许多现代鸟类一样,霸王龙迷惑龙和其他巨兽拥有复杂的气囊网络,这些气囊从它们的喉咙和肺部生长出来,进入到骨骼中。由此产生的多孔性使它们更轻,在保持骨骼强度的同时节省了能量。气囊也让恐龙能够更有效地呼吸,甚至可能有助于降温。但研究人员一直不确定这种宝贵的适应性最初是在动物王国中何时以及如何出现的。

古生物学家在被称为翼龙的飞行爬行动物、兽脚亚目恐龙(如异特龙)和长颈恐龙(包括梁龙)中发现了这些气囊。即使软组织早已消失,也可以从化石骨骼中的凹痕和腔洞中检测到气囊的存在。《科学报告》杂志上的一项新研究表明,不同的谱系各自独立地发展出这些系统,而不是在 2.35 亿多年前恐龙和翼龙的最后共同祖先中进化出气囊系统。

这项新研究的主要作者、巴西坎皮纳斯大学的古生物学家蒂托·奥雷利亚诺说:“与我们哺乳动物相比,拥有气囊的动物具有巨大的优势。”他指出,恐龙的许多独特特征都是由这些系统实现的。


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为了探索气囊的起源,研究人员转向了三种祖先恐龙物种的骨骼。他们使用 CT 扫描并检查骨骼外部,寻找可能容纳气囊的开口或凹槽。然后,他们将这些骨骼与已知缺乏这些结构的现代鳄鱼和鹿等其他动物的骨骼进行了比较。

研究人员惊讶地发现,早期恐龙的骨骼与鳄鱼和鹿的骨骼比与恐龙后代的骨骼更相似。奥雷利亚诺说:“在本次研究之前,我认为侵入性气囊在不同的恐龙谱系中独立进化三次的可能性不大”,但新的结果表明情况确实如此。

俄亥俄大学古生物学家帕特里克·奥康纳说,这项工作证实了早期恐龙没有这些广泛的气囊系统,他没有参与这项新研究。他补充说,这并不意味着它们根本没有气囊,并指出一些现代鸟类,如鸭子,具有更简单的结构。相反,这项研究最有可能表明,随着爬行动物变得更大更多样化,气囊多次独立地侵入骨骼。

奥雷利亚诺说:“新的化石显示出越来越多的趋同进化案例”,这表明恐龙如此成功的部分原因是关键特征的反复发展。

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