一项研究表明,恐龙既不像蜥蜴那样迟缓,也不像哺乳动物那样高能量,而是介于两者之间。
这项研究在长期争论恐龙是利用环境调节体温的“冷血”外温动物,还是从内部调节体温的“温血”内温动物的问题上,开辟了一个罕见的中立地带。新墨西哥州阿尔伯克基大学的生物学家约翰·格雷迪说:“还有第三种方式。”
如今,金枪鱼、鼠鲨和棱皮龟等动物占据了这个中间地带。格雷迪说,研究这些生物如何控制体温可能有助于揭示数百万年前恐龙是如何做到这一点的。中温动物从内部燃烧能量来调节体温,但不会像哺乳动物或鸟类那样调节到恒定温度。例如,金枪鱼的体温比周围的水高出20°C,但当它们潜入较冷的水域时,其代谢率也会急剧下降。
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为了弄清楚恐龙在代谢光谱中的位置,格雷迪和他的同事编制了一个包含381种动物(包括21种恐龙)的生长速率数据库。今天发表在《科学》杂志上的分析采用了早期研究的数据,这些研究以多种方式估算了生长速率。对于恐龙来说,其中包括诸如计算化石骨骼中的生长环数量(以估计个体的年龄)和测量其骨骼长度(以估计总质量)的技术。这些动物的生长速度从缓慢的鳄鱼到快速的马不等。
然后,研究小组比较了每种动物的生长速度与其燃烧的能量,发现哺乳动物的生长速度比爬行动物快十倍,其代谢率也快十倍。研究人员利用这些信息来推断恐龙的代谢率。
恐龙最终位于该量表的中间位置,处于格雷迪团队称之为中温的状态。
内在驱动力
格雷迪说,这种跨越温血和冷血世界的能力可能给了恐龙生态优势。它们在陆地上移动的速度会比鳄鱼更快,但所需的食物会比相似大小的哺乳动物少。“恐龙在1.3亿年里几乎占据主导地位的事实表明,它们有一些特殊之处,”格雷迪说。
英国爱丁堡大学的古生物学家斯蒂芬·布鲁萨特说,哺乳动物和鸟类的快速新陈代谢可能是在数百万年中进化而来的,主要是在恐龙中温动物之后。许多现代鸟类在数周内孵化并长到成年大小,但最早的鸟类化石,例如始祖鸟,显然生长得慢得多。
佛罗里达州立大学塔拉哈西分校的古生物学家格雷戈里·埃里克森说,这项研究对于理解恐龙如何生长做出了重要贡献。他说,它以“更加严谨的方式重新审视了活着的动物如何生长”,并且“可以观察活着的动物并说出哪些最像恐龙,这非常酷”。
格雷迪希望通过研究来自阿拉斯加等极地地区的恐龙化石来验证他的想法。他希望比较骨骼中的同位素测量值,一些人认为这表明了动物的体温。他说,原则上,寒冷的温度会夸大不同类型体温调节的差异,从而更容易看出每种物种燃烧了多少能量。