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第10章 恐龙是冷血热血?

“如果恐龙真的是如此笨重、愚蠢的动物,那么它们怎能够统治地球1.5亿年,致使我们哺乳动物的祖先只能在它们那高贵的阴影里卑微而温顺的生存?”

——罗伯特·巴克

现在的爬行动物大都是看上去又笨又呆的冷血动物,因此在很长时间里人们以为,爬行动物中没落的名门——恐龙也是如此。当时,这些曾经统治陆地上亿年的巨大动物,真的只是一群四肢超级发达头脑超简单的冷血爬虫吗?

近几十年来陆续有科学家对此提出质疑,恐龙是冷血还是热血动物成为一个旷日持久的争议话题。有关争论甚至出现在电影《侏罗纪公园》的拍摄过程中。记得电影里两个小孩被一群伶盗龙堵在食品冷藏室里那经典一幕吧?剧组此前制作的伶盗龙道具嘴里吞吐着分叉舌头,像蛇一样嘶嘶地吐信。可担任影片顾问的古生物学家霍纳坚持恐龙是热血动物,不该出现这种镜头。剧组人员灵机一动,设计出一个极经典的镜头:一只伶盗龙探头从冷藏室的圆形舷窗窥视,还在冰凉的窗玻璃上呼出一片湿蒙蒙的雾气,热血动物的感觉一下子全出来了。《侏罗纪公园》上映后十多年后,来自中国辽西那些通体毛茸茸的、身披霓裳羽衣的恐龙,它们所带来的资讯,都直接或间接地推翻了人们记忆中的恐龙形象。恐龙再也不是笨重、愚蠢、丑陋、冷血的代名词,而是矫健、聪明、漂亮、热血的。在恐龙的热血和冷血之争中,热血派正逐渐占据上风。

最近,一些美国科学家抛出了一个新鲜的折中理论,他们在《大众科学图书馆·生物卷》杂志上发表论文说,恐龙热血与否全由体型决定,个头越大体温越高,一切从体型出发。

这项研究是由美国佛罗里达大学动物学系的詹姆斯·格鲁力的团队发起的,格鲁力长期致力于动物新陈代谢的研究,他的团队提出了一个方程式,用于解释温度、生长速率和身体组织的关系。

格鲁力将这个方程式应用到7种体重从12千克到13吨的恐龙中。它们分别是12千克的鹦鹉嘴龙、140千克的大椎龙、614千克的阿尔伯脱龙、622千克的蛇发女怪龙、869千克的惧龙、2.78吨的暴龙、12.979吨的迷惑龙(雷龙)。之所以选择这几种恐龙是因为我们已经掌握了其生长速率的资料,这是古生物学家通过测量恐龙的骨骼横切面中类似年轮的构造所得出的。

数学模型显示,这7种恐龙的体温随着体型的增大而升高。12千克的小恐龙的体温和现代爬行动物一样,都是与周围环境温度相仿的25℃。而12.979吨重的迷惑龙,其体温竟达到了41℃,这比我们人类37℃的体温还要高得多,已经逼近人类体温41.6℃的上限。

恐龙是冷血动物,还是温血动物?目前生物学家持有两种截然不同的观点,都是根据当前地球上动物的现状分析的。

持冷血(变温)动物观点的学者主要的根据是,恐龙和现在爬行动物一样,属于比较低等的动物,鳄鱼、青蛙、蛇都是典型的冷血动物。这些动物的体温随着外界温度的变化而升降,可以节省体能的消耗,不需要有强有力的心脏维持血液循环,也不需要皮肤上有汗腺,遇到高温时排汗,用来保持身体各部分恒定的温度。大部分冷血动物都有“冬眠”的特性,找一个温度适宜的洞穴,防止体温降到0℃以下,不然它要冻僵死掉。

主张恐龙是“冷血动物说”的学者遇到了麻烦。是啊,难道恐龙也要“冬眠”吗?那么庞大的身躯躲到哪里安身呢?冬眠期间的安全问题怎么解决?如果不“冬眠”。寒冷的冬季是冷血动物难熬的季节啊,恐龙是如何度过漫长的冬季呢?另外,即使是冷血动物,体温过高或过低时,都缺乏活力,比如鳄鱼在35℃左右温度时才能活动自如。它们通过什么方式获得最佳温度呢?主要是晒太阳,从阳光中获取能量,体温逐渐升至35℃左右。

那么,庞大的恐龙依靠什么达到最佳温度呢?如果也依靠晒太阳,则很难自圆其说,经推测最重恐龙达80吨重,如此庞然大物,依靠晒太阳升温,必须不断转动巨大身躯,晒完一面再晒另一面,简直无法想象!何况恐龙为了生存需要不断吃食物,食量非常大,总不能整天懒洋洋地晒太阳啊!

因此,另一些学者提出恐龙是“温血动物”,体温恒定,就像现在的大象。根据进化论学说,有一种恐龙是飞鸟的祖先。要知道恐龙也下蛋,和鸟一样,最近挖掘恐龙化石发现有软组织羽毛的痕迹,而鸟类都是温血动物,体温恒定,羽毛是为了御寒。这种学说似乎也有道理。

可是“温血动物说”遇到了更大的麻烦,仍是恐龙巨大身躯引起的难题,是啊,最大恐龙身高9米以上,身长20米以上,重量达80吨,需要一颗多么硕大的心脏啊!才能推动如此大量的血液,维持血液循环满足身体各部位的需求啊!即使是最简单的恐龙血液循环系统,一经画出,立即被人们断然否决,动物界绝不可能有如此威力的心脏能为其供血。

“温血动物说”遇到的另一个难题,就是“血压”问题。长颈鹿吸引了科学家,因为长颈鹿能将自己的脑袋举到离地4.5米高度,又能低头喝水,这必须有一套特殊的供血系统。因为我们有这样经验,久蹲在地猛地站起来,往往眼发黑、头发晕,就是心脏供头部血液不及时引起的。长颈鹿能将血液压到离地4.5米高处的头部,其血压是人类的2倍-3倍,心脏既大又厚,泵血有力,可直接送到高处。有趣的是,当它低头至地面时,颈动脉的“阀门”会自动调节血量,保持低头时头部血压的稳定,因而长颈鹿既不会出现“脑缺血”,也不会发生“脑溢血”。

问题回到恐龙身上,恐龙身高达9米,比起长颈鹿还要高一倍,需要多高的血压?需要什么样的动脉“阀门”?简直难坏了生物学家。至今“温血动物说”的科学家也无法解释:恐龙到底是如何保持“恒温”的?

恐龙是“冷血动物”,还是“温血动物”?至今仍无定论。谁也无法自圆其说,但是这个课题十分重要,对于恐龙的生活和灭绝有着至关重要的意义,人们正在等待,希望能揭开这一“自然之谜”!

恐龙在动物分类系统中,归于爬行动物纲下的蜥臀目和鸟臀目。爬行纲动物的特征之一就是体温不恒定。所以人们以前普遍认为恐龙也应该是变温动物。变温动物由于新陈代谢缓慢,体内产生的热量很少,所以又叫做冷血动物。相反,有的动物由于新陈代谢旺盛,体内产生的热量多,使体温高于环境温度,而且保持恒定,这样的动物叫做恒温动物,又叫做热血动物。现生动物中,鸟类和哺乳动物就是恒温动物,除此以外的所有动物都是变温动物。

随着恐龙研究的深入展开,人们已从传统的形态描述、分类鉴定,发展到生理、生态、行为习性等方面的研究,以及对骨骼构造、组成成分的研究和遗传物质的研究等等。在这个过程中,部分科学家对恐龙是变温动物的观点发生了怀疑和动摇,20世纪70年代以来,提出了“热血恐龙”的理论。最近20年,关于热血恐龙的讨论达到了高潮,提出了多方面的理由来否定恐龙为冷血动物的观点,甚至认为这是古生物学上的一场革命。

恐龙是直立行走的爬行动物,它们在不停地活动中,完成觅食、逃避敌害、繁殖后代和协调群体的活动行为。在这些活动中,恐龙大都行动敏捷,运动速度较快,具有较强的活动能力,它们的这种站立和快速运动自然要消耗比爬行和缓慢运动更多的能量。消耗的能量,需要由快速地新陈代谢释放出的大量能量来补充,这必然伴随着高而恒定的体温。所以推测某些恐龙是热血动物不无道理。

恐龙的骨骼横断面上,可见有大量的哈佛氏板系结构和哈佛氏管,哈佛氏管是血管和神经通过的地方。这种构造在热血的哺乳动物和鸟类的骨骼中非常普遍,变温动物中则少有。因此,从事这方面研究的学者认为恐龙应该与哺乳动物和鸟类一样,是热血动物。

此外,有人还认为,恐龙具有鸟类和哺乳动物一样的生理和行为,如有组织的群体生活,孵卵育幼,高的血压和快速地血液循环,大量地进食等,都说明恐龙是快速代谢的热血动物。

应当指出的是,热血恐龙一说虽然近年颇为流行,很多人表示赞成,但也有反对的意见。如恐龙的脑与其身体相比,显得特别小,远远无法与现生的鸟类和哺乳动物相比,庞大的身躯在一特别小的“司令部”的指挥下,能够发挥出相当的灵活性吗?还有关于运动速度及前面提到的一些热血的证据,也都有人提出质疑。

但是,我们应该看到,恐龙与现生爬行动物相比较,确实存在不少差别,而且有一些类似热血动物的行为和生理特点,因此,提出恐龙是热血动物的学说是有相当多的理由的。特别是作为热血恐龙的证据,在兽脚类化石上可以直接或间接地观察到,兽脚类恐龙有可能首先被认为是热血动物。

结合中生代温暖如夏的气候条件,有些科学家提出了这样一种观点:部分恐龙可能是热血的,如兽脚类恐龙;大多数恐龙本身不是热血动物,而是外温调节的恒温动物。这就是说,大多数恐龙表现为“热血”的原因,是我们前面已经谈到的,在高而稳定的环境温度下,自身巨大躯体有利于体温稳定。这种观点似乎更具合理性。

部分恐龙可能是热血的。其他不是热血的恐龙,体温的变化范围也不像现生爬行动物那么大。它们的体温不是大幅度的变化,而是趋于相对的稳定。

知识小贴士:什么是冷血和热血动物

体温随外界温度改变的动物,叫“冷血动物”,也称“变温动物”。除鸟类和哺乳类外,其他动物都是变温动物,但它们并不是不能完全控制它们的体温。变温动物能通过寻找凉爽或温暖的环境来改变自己的体温,它们的身体之所以是变温的,那是因为体内缺乏维持一定体温的生理机能,比如完善的心脏。

由于冷血动物不需要用自己的能量来取暖或降温,相比恒温动物,同样重量的变温动物只需要十分之一到三分之一的能量过活,因此也只需要相对少的食物,这就使得它们比较容易积储足够的能量。能够随着环境的变化来改变自己体温的特别使得冷血动物有着这样的优势:它们可以在外界环境或食物供给情况变化较大的条件下存活;另外,由于它们只需要较少的能量来维持体温和生理机能,所以食物中得来的能量可以更多的用于生长,因而冷血动物把食物转化为身体生长的效率比恒温动物高。但是也正是因为它们没有体内调温系统,自身体内不能恒温,而要通过照射太阳等方式来保持体温的,或者以行动来调节体温,这就使得变温动物一般不在夜间活动,从这个层面上来说,它们寻找食物的时间就大大缩短了,因而即使变温动物需要的食物较少,但变温动物也会被恒温动物逼到灭绝的境地。

热血动物也被称为恒温动物,在动物学中指的是那些能够调节自身体温的动物,它们的活动性并不像冷血动物那样依赖外界温度。鸟和哺乳动物就是典型的恒温动物,它们可以通过新陈代谢来产生稳定的体温。这主要体现在基础代谢率上,热血动物的基础代谢率远高于冷血动物。恒温动物这一系列的体温调节系统能够有效的保证自身体温的恒定,同时也能在外界环境升高的状态下排出热量。恒温动物热量的排出主要是通过液体的蒸发来实现,那就是人在天热时为什么会出汗,狗在炎热的夏天为什么会吐出自己的舌头不停地喘息的原因所在。另外,为了保持体温的恒定,热血动物通常需要隔热措施。通常情况下,陆生的动物会通过羽毛或毛发来封存空气层从而实现隔热效果。就拿鸟类来说,它们全身都披有羽毛,而绒毛的隔热效果十分好,所以在人类会采用绒毛制作的服装、床垫和睡袋产品都大受人们欢迎。

由于羽毛在一些恐龙中也有发现,因此人们推测恐龙也是恒温的。另外,陆生的哺乳类动物利用毛发或兽皮来隔热,其中由于羊毛的螺旋度比鬃毛高,可以融入更多的空气,所以羊毛的隔热效果极佳。也许你会产生这样的疑问,某些水生哺乳动物如鲸和海豹,还有能生活在如此寒冷气候中的企鹅又是怎样来隔热的呢,莫非只是单凭它们的皮毛等组织?答案是否定的,鲸、海豹、企鹅等部分恒温动物体内有一层特殊的隔离脂肪层,它能够有效地帮助它们维持体内的温度。

但是有一些哺乳类动物,如刺猬和冬眠鼠等,其实并不是严格意义上恒温的,例如在冬眠时,它们的体温会下降10℃或更多。

这样它们就可以节省能量,可以不吃或少吃(在间或的苏醒状态下)的情况下度过数月的严冬。而一些昆虫也有恒温的趋向,例如蜂能够在外界寒冷的情况下通过肌肉颤抖保持蜂巢的温度大致恒定,但是这种恒温不是个体的,而是整个蜂群的。

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