本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
在古老的中生代海洋中,最大的捕食者可能并非完全是冷血杀手。相反,一项新研究表明,其中一些凶猛的爬行动物可能能够调节自身的体温,从而扩大它们的捕猎范围。
一些现代水生爬行动物,包括棱皮龟,以及一些鲨鱼和金枪鱼,都能够相对于周围波动的水温保持相对稳定的体温。但是,这种能力在进化史上何时以及出现过多少次仍然存在争议,这给古代环境变化对适应和捕猎策略的影响蒙上了一层面纱。
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这项于6月10日在《科学》(Science)杂志上在线发表的新研究提出,鱼龙、蛇颈龙,以及可能在较小程度上,沧龙,都能够在约2.51亿至6500万年前的热带和寒冷水域中保持相对稳定的体温。
通过分析这些已灭绝动物化石牙齿中的氧同位素,研究人员能够评估这些生物在牙齿生长时的体温——即使是伸出口腔外的牙齿也可以。通过比较推测生活在同一时间和地点的动物之间的同位素比率,研究小组确定了这些爬行动物不同的内部温度——以及不同的温度调节系统。
里昂大学Paléoenvironnements et Paléobiosphère的Aurélien Bernard领导的研究人员发现,这些已灭绝的海洋巨兽能够将其内部温度保持在约35摄氏度至39摄氏度之间(正常人体温度为37摄氏度),而与周围的水温无关。在同一化石层中发现的附近的小鱼,其体温被认为更接近水温,它们的体温统计数据变化更大。
这一发现并不意味着鱼龙、蛇颈龙和沧龙完全是内温动物(能够通过内部机制(如颤抖或脂肪燃烧)来控制其体温)。相反,这些爬行动物,与今天的蜥蜴和蛇不同,可能是恒温动物,这是一种“温血”体温调节的类型,需要维持相对稳定的体温。棱皮龟通过巨温性(一种恒温性)来实现这一点,依靠它们足够大的身体质量来保持稳定的内部温度。
同样,加州大学戴维斯分校地质系的Ryosuke Motani在发表在同一期《科学》杂志上的一篇文章中指出,鱼龙和蛇颈龙也足够大,可能是巨温动物。这两种爬行动物被认为是“巡航者”,它们不断移动寻找猎物,因此可能受益于更高的代谢率——这也将帮助它们将活动范围扩展到更冷的海域。然而,沧龙体型稍小,并且通过伏击捕猎。尽管它们似乎比附近的鱼类体温更高,但Motani提出,它们可能是变温动物,其体温随环境温度而变化。
作者指出,作为参照的鱼类可能与大型捕食者具有不同的同位素读数,因为它们在整个水柱中游动,或者因为它们可能在略有不同的时间沉积在沉积物中。研究人员在论文中认为,他们发现的温度趋势足够强烈,表明这些变量并不能解释大型爬行动物体温持续存在的差异。
Motani还警告说,一些温度读数可能受到氧同位素的“时间依赖性耗竭”的影响,这意味着“化石越古老,除非消除偏差,否则估计的温度越高”。根据他的计算,这种调整会将动物的平均体温降低到24摄氏度至26摄氏度——更接近现代恒温海洋生物(如金枪鱼和棱皮龟,其温度范围为20摄氏度至25摄氏度)的范围,而不是现代海洋哺乳动物的体温。
无论侏罗纪鱼龙和蛇颈龙的确切体温是多少,这项新见解都是朝着确定这些动物的祖先可能在何时发展出调节自身体温的能力迈出的一步。Motani指出,这将为研究人员提供一个难得的“机会来阐明环境对进化的影响”。
图片:来自摩洛哥晚白垩纪的蛇颈龙科蛇颈龙牙齿,由Christophe Lecuyer提供。