對(duì)恐龍的描述始見于19世紀(jì)中期,當(dāng)時(shí)人們把它們描繪成翻江倒海的海怪或大腹便便的豬形爬蟲?,F(xiàn)在,我們了解得更多一些了,這是因?yàn)楣派飳W(xué)家正在挖掘出數(shù)量驚人的恐龍化石。芝加哥大學(xué)的古生物學(xué)家保羅·塞雷諾說:“每年都有六七種新的恐龍被歸類?!?/p>
雖然我們了解得更多,但恐龍仍然非常神秘。史密森學(xué)會(huì)的漢斯·迪特爾·休斯說:“我們對(duì)恐龍的無(wú)知程度令人慚愧。很多重要問題仍然沒有得到真正解答?!?/p>
現(xiàn)在,就讓我們來看看這些問題,以及可能引出答案的最新解密。
之一:恐龍為何能稱霸地球?
恐龍并不是第一種在陸地行走的脊椎動(dòng)物。如果你能拜訪三疊紀(jì)時(shí)期的地球,你會(huì)遇到今天蜥蜴、海龜和鱷魚的祖先。人類的始祖———類似爬蟲的哺乳動(dòng)物———也隨處可見。
科學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為,即使是最初期的恐龍,與其他動(dòng)物相比也具有與生俱來的優(yōu)勢(shì)。塞雷諾說:“我們想要尋找進(jìn)化的邏輯———恐龍的成功必然有其原因。”但這種理論隨著新物種的發(fā)現(xiàn)而日益受到質(zhì)疑?,F(xiàn)在我們知道,盡管最早的恐龍出現(xiàn)在約2.3億年前,但它們?cè)谥蟮娜B紀(jì)時(shí)期里一直數(shù)量稀少。塞雷諾提出了一個(gè)顯而易見的問題:恐龍成為主要物種為何花了這么長(zhǎng)時(shí)間?
可能的答案是,發(fā)生在2.1億年前的一次大滅絕消滅了恐龍的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手??茖W(xué)家對(duì)導(dǎo)致這次大滅絕的原因還沒有定論,有人說是火山爆發(fā)所致,有人認(rèn)為是另一次小行星撞擊的結(jié)果。
哥倫比亞大學(xué)的古生物學(xué)家保羅·奧爾森研究了美國(guó)東部和加拿大地區(qū)在三疊紀(jì)末期陸地動(dòng)物的10 000余個(gè)足跡。他們發(fā)現(xiàn),就在三疊紀(jì)末期,很多非恐龍的足跡突然消失了,恐龍足跡變得普遍起來。隨著恐龍足跡越來越多,恐龍的身體也越來越龐大,有的甚至增加了一倍。
之二:食草恐龍為何那么龐大?
有些脊椎動(dòng)物(例如鳥)和哺乳動(dòng)物,在幼年時(shí)長(zhǎng)得很快,成年后就不再長(zhǎng)大了。然而鱷魚和很多其他的爬行動(dòng)物沒有這種初期的爆發(fā)力,相反它們的身體在整個(gè)生命過程中都緩慢生長(zhǎng)。這種不同的生長(zhǎng)模式會(huì)在骨頭上留下痕跡:快速生長(zhǎng)的動(dòng)物在幼年期骨頭不停長(zhǎng)大,新骨頭形成時(shí)會(huì)毀壞一些舊的組織;而很多生長(zhǎng)緩慢的動(dòng)物的骨頭會(huì)形成樹木年輪一樣的印記。
骨骼化石中留下的痕跡會(huì)在顯微 鏡下顯形。例如,研究人員研究了8000
萬(wàn)年前的鱷魚———身長(zhǎng)可達(dá)15米的恐鱷———的骨化石。他們的結(jié)論是,它的成長(zhǎng)方式就像今天的鱷魚一樣,會(huì)長(zhǎng)50年甚至更長(zhǎng)時(shí)間。
恐龍不一樣。加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的古生物學(xué)家凱文·帕迪恩說:“它們的生長(zhǎng)模式和典型的爬行動(dòng)物不同?!崩?,暴龍只用20年就能長(zhǎng)成。個(gè)頭最大的恐龍更加異乎尋常:雷龍是脖子最長(zhǎng)的食草動(dòng)物,它只需15年體重就能達(dá)到25噸。帕迪恩說:“它們比今天陸地上的任何動(dòng)物都長(zhǎng)得快?!?/p>
大自然這項(xiàng)杰作后面的生理學(xué)原理仍然是個(gè)謎。同樣令人不解的是恐龍的體形如此龐大,而在其之前和之后出現(xiàn)的其他陸地動(dòng)物都沒有接近過這種尺寸。一些研究者認(rèn)為,也許是當(dāng)時(shí)二氧化碳的濃度很高,令植被茂盛,足以為恐龍的龐大身軀提供食物。但這目前尚屬猜測(cè)。 之三:恐龍是恒溫動(dòng)物嗎?
如果一條鱸魚游進(jìn)冷水里,它的身體就會(huì)變涼;如果它游進(jìn)溫水里,它的體溫就會(huì)升高。然而,如果將一只水獺放進(jìn)冷熱不同的水中,它的體溫幾乎不變。動(dòng)物的新陳代謝存在顯著差異,關(guān)于恐龍最突出的疑問之一就是它們同誰(shuí)是一類?鱸魚還是水獺?
爬行動(dòng)物是冷血?jiǎng)游铩8鼫?zhǔn)確地說,它們的新陳代謝速度很低,不能產(chǎn)生足夠熱量來保持體溫恒定。當(dāng)人們最早發(fā)現(xiàn)恐龍時(shí),古生物學(xué)家認(rèn)為它們是超大號(hào)的爬行動(dòng)物,這意味著它們一定也是冷血?jiǎng)游?。然?0年后,人們開始對(duì)冷血?jiǎng)游锏睦碚撎岢鲆蓡枴R驗(yàn)閷?duì)恒溫動(dòng)物鳥類的研究表明,它們是從恐龍進(jìn)化而來的。頑固派辯稱,至少對(duì)大型恐龍來說恒溫并不是優(yōu)勢(shì),它們的身體可以通過陽(yáng)光儲(chǔ)存足夠的熱量。與此同時(shí),其他古生物學(xué)家設(shè)法從化石中尋找可靠的恒溫動(dòng)物特征。目前,最有希望的線索來自對(duì)恐龍生長(zhǎng)的研究。凱文·帕迪恩說,研究結(jié)果更符合恐龍是恒溫動(dòng)物的理論。
帕迪恩說:“這些家伙保持了如今只有恒溫動(dòng)物才有的迅速生長(zhǎng)模式。除非出現(xiàn)其他證據(jù),否則關(guān)于恐龍是恒溫動(dòng)物的說法要合情合理得多。”
之四:食肉恐龍能跑多快?
以前去博物館的幾代人看到的都是懶洋洋地拖著尾巴的恐龍形象。但當(dāng)恐龍是恒溫動(dòng)物的說法占上風(fēng)之后,三角龍和暴龍等龐然大物的步伐頓時(shí)被賦予了活力。由于三角龍的四肢比例類似犀牛,有些研究人員的結(jié)論是它們攻擊時(shí)就像全力沖鋒一樣。食肉恐龍的形象則宛如中生代的獵豹,其中暴龍的奔跑時(shí)速可達(dá)64千米。這種景象相當(dāng)驚人,也令《侏羅紀(jì)公園》的書和電影成了熱門。
如今,科學(xué)家終于開始對(duì)這種恐龍形象進(jìn)行生物力學(xué)測(cè)試。倫敦皇家獸醫(yī)學(xué)院的研究者約翰·哈欽森研究了暴龍的骨骼,為確定這種恐龍的肌肉形狀和大小尋找線索。他說:“我從解剖學(xué)入手塑造暴龍的形象,而不是直接采納《侏羅紀(jì)公園》里的形象?!?/p>
哈欽森最終制造出了一只虛擬的暴龍,并計(jì)算出它快速奔跑時(shí)需要多少肌肉。他發(fā)現(xiàn),每條腿需要的肌肉占暴龍肌肉總量的40%。哈欽森得出結(jié)論說,暴龍根本不可能每小時(shí)跑64千米。
哈欽森還不能確切說出暴龍能跑多快,但他認(rèn)為時(shí)速40千米可能就是極限了。此外,他認(rèn)為暴龍也沒有快跑的必要?!拔艺J(rèn)為它們沒有理由跑這么快,尤其是考慮到它們的獵食對(duì)象是多么龐大笨重。我設(shè)想的當(dāng)時(shí)的生態(tài)系統(tǒng)可不是方程式賽車。”
之五:為何有些恐龍進(jìn)化出羽毛?
第一枚羽毛化石是1861年在德國(guó)一個(gè)石灰石采石場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的,工人們挖出了一只生活在1.45億年前的鳥———始祖鳥。它仍然保有其爬行類祖先的某些特征,例如喙中有牙齒,翅膀末端有爪子以及長(zhǎng)尾巴等。但至于哪種爬行動(dòng)物是它的祖先,科學(xué)界已經(jīng)激烈辯論了一個(gè)多世紀(jì)。
20世紀(jì)70年代,越來越多的古生物學(xué)家認(rèn)為鳥類是活著的恐龍。他們指出,鳥類骨骼的很多特征可以在奔龍身上找到。他們提出,羽毛可能是奔龍最先進(jìn)化出來的,但由于羽毛很少形成化石,這種假說難以得到驗(yàn)證。
時(shí)至今日,已經(jīng)有十幾種有羽毛的無(wú)翼恐龍的化石在中國(guó)東北出土。最令人驚奇的是,這些化石中除了與奔龍相關(guān)的獸腳類食肉恐龍外,還有暴龍的前身。帕迪恩說:“羽毛不是為了飛行而進(jìn)化出來的。”
現(xiàn)在人們還不知道恐龍進(jìn)化出這些原始的羽毛做什么。在它們進(jìn)化的初期,羽毛可能用來吸引交配對(duì)象或幫助識(shí)別種群。如果暴龍和其他食肉恐龍進(jìn)化成恒溫動(dòng)物,羽毛也可能起到減少身體熱量損失的作用。
之六:一些恐龍為何開始飛翔?
恐龍要飛起來需要的可不僅是羽毛,還要進(jìn)化出鳥類扇動(dòng)翅膀所必需的特別的骨骼和肌肉結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)上,古生物學(xué)家提出了兩種設(shè)想可供選擇,即飛行是在從樹上飛下或從地上飛起來的過程中學(xué)會(huì)的。
在“飛下樹”的說法中,能爬樹的恐龍需要跳到地面或其他樹上。它們展開的前肢上的羽毛幫助它們跳得更遠(yuǎn)。后來,它們的后代成了滑翔動(dòng)物,最后開始扇動(dòng)翅膀。在“飛上天”的說法中,已經(jīng)適應(yīng)了在陸地奔跑的小型獸腳類食肉恐龍不知何故進(jìn)化出了飛翔的動(dòng)作———可能是用爪子抓取獵物的過程中進(jìn)化出來的。
漢斯·迪特爾·休斯說:“這是一種錯(cuò)誤的二分法。”近年來科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些很小的、也許能爬樹的有羽獸腳亞目食肉恐龍。與此同時(shí),蒙大拿大學(xué)的肯·戴爾發(fā)現(xiàn),鵪鶉能夠在垂直表面向上奔跑。在這些鵪鶉奔跑時(shí),它們會(huì)拍打翅膀,翅膀就像跑車上的擾流板一樣,讓鵪鶉貼緊垂直的表面。
這些發(fā)現(xiàn)令考古學(xué)家開始重新看待有羽毛的恐龍??赡芷渲幸恍┛铸埉?dāng)時(shí)已經(jīng)能飛了,即使只能飛起一點(diǎn)點(diǎn)。
之七:恐龍是群居動(dòng)物嗎?
有些動(dòng)物是獨(dú)行俠,有些動(dòng)物成群結(jié)隊(duì)地生活;有些產(chǎn)完卵后就一走了之,有些會(huì)哺育幼崽很長(zhǎng)時(shí)間。但與研究當(dāng)代物種不同的是,古生物學(xué)家無(wú)法坐在山坡上用望遠(yuǎn)鏡觀察恐龍的社交生活,他們必須從化石中找到線索。
這是一個(gè)艱難的過程,因?yàn)橥瑯拥幕梢砸龊芏嗖煌慕Y(jié)論。盡管如此,古生物學(xué)家現(xiàn)在普遍認(rèn)為,至少部分恐龍種族是群居的。美國(guó)西部地區(qū)留下的恐龍足跡似乎從北部貫穿南部,表明它們甚至曾經(jīng)集體進(jìn)行過長(zhǎng)途遷徙———可能是為了尋找新鮮植被。
至于恐龍如何哺育幼崽,古生物學(xué)家可以觀察它們的近親:鱷魚和鳥類。鳥類會(huì)孵蛋并精心照顧破殼后無(wú)力獨(dú)自生存的幼鳥,但鱷魚對(duì)子女就沒那么關(guān)心了。休斯說:“母鱷魚幫助寶寶們下水,但幾天后它們就得獨(dú)自謀生了?!?/p>
視種類不同,恐龍似乎分屬這兩個(gè)極端。古生物學(xué)家在阿根廷發(fā)現(xiàn)了蜥腳類恐龍的巨大孵蛋窩,恐龍蛋似乎被埋在潮濕土壤中并覆以植物。但他們?cè)诹硪粋€(gè)遺址又發(fā)現(xiàn)一只獸腳龍坐在自己的蛋上,就像鳥臥著孵蛋一樣。2013年,古生物學(xué)家找到了父母關(guān)愛的確鑿例證:他們發(fā)現(xiàn)一只小型食草恐龍與34只幼年恐龍坐在一起。至于這34只小恐龍均為它的孩子還是屬于某個(gè)群落的一部分,人們無(wú)從判斷。
之八:為何三角龍和它的近親長(zhǎng)得那么怪?
三角龍的面部有三只角,還有從頭后面延伸過來的骨質(zhì)褶皺。人們很容易聯(lián)想到,這種動(dòng)物可利用褶皺阻礙食肉動(dòng)物對(duì)自己脖子的噬咬,或者用角抵擋對(duì)方的進(jìn)攻。但這種畫面很可能只是虛構(gòu)。美國(guó)自然歷史博物館的馬克·諾雷爾說:“所有古生物學(xué)家都排除了用角和褶皺防御的可能性。它們都不夠強(qiáng)健,而且我們也沒發(fā)現(xiàn)大量折斷的角?!?/p>
古生物學(xué)家在腫頭龍身上也有過同樣的經(jīng)歷。腫頭龍是一種兩足食草恐龍,頭骨上有一塊拱形的厚骨頭,形成了圓丘形的凸起。數(shù)十年來,古生物學(xué)家都鐘情于這種理論:雄性腫頭龍會(huì)像現(xiàn)在的大角羊一樣頂撞頭部。但進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),這個(gè)凸起上是血管豐富的組織,狠狠撞一下會(huì)令腫頭龍受重傷。
帕迪恩認(rèn)為,自己能解釋這些褶邊、角、頭部凸起以及其他恐龍身上奇怪裝飾的作用。帕迪恩說:“這些頭冠、角和其他東西與機(jī)能無(wú)關(guān),它們是為了種族區(qū)分而出現(xiàn)的?!边@些特征可以讓動(dòng)物們避免與血緣關(guān)系很近的物種雜交。帕迪恩提出,在恐龍當(dāng)中,種族徽記很普遍。例如,三角龍屬于一個(gè)名為角龍的大種群,下屬的很多恐龍族系都長(zhǎng)有骨質(zhì)褶皺和角,但形狀和大小迥異。你可以推測(cè)有很多不同族系的角龍生活在一起,并因此進(jìn)化出了比獨(dú)立生活的恐龍品種更豐富的裝飾。
之九:是什么殺死了所有恐龍?
鳥類可能是活生生的恐龍,但它們只是特例。所有不帶翅膀的恐龍都滅絕了,同時(shí)還有75%的其他物種———這是一場(chǎng)席卷了陸地和海洋的大滅絕。
發(fā)生了什么事?首先,在白堊紀(jì)末期,一顆直徑10米左右的小行星在墨西哥灣處與地球相撞。它的撞擊留下了很多痕跡。
一些研究者認(rèn)為,小行星撞擊地球引起的一系列環(huán)境變化在很短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致了恐龍的滅絕。撞擊的殘骸像流星雨一樣在地球各處墜落,引發(fā)了普遍的野火。厚厚的灰塵可能讓地面不見陽(yáng)光達(dá)數(shù)月之久,酸雨可能殺死了所有植物和海洋生物。由于食物供應(yīng)中斷,大多數(shù)恐龍滅絕了。鳥類幸免于難也許是因?yàn)樯贁?shù)鳥恰好躲在洞穴里或巖堆下。
當(dāng)這種假說在20世紀(jì)80年代出現(xiàn)后,盛行一時(shí)。諾雷爾說:“15年或20年前,人們可能會(huì)說:‘哦,就是因?yàn)槟穷w小行星?!F(xiàn)在,所有人雖然都同意小行星撞擊確實(shí)存在,但它在大滅絕中的作用正在遭到質(zhì)疑。”加拿大和英國(guó)研究者組成的小組研究了北美的六處地點(diǎn),沒有發(fā)現(xiàn)6500萬(wàn)年前的煙灰痕跡,這讓他們懷疑撞擊是否導(dǎo)致了全球性的火災(zāi)。小行星撞擊只是白堊紀(jì)末期生命遭受的幾大打擊之一。當(dāng)時(shí)氣候正在變冷,海平面不斷下降,火山噴射著熔巖和很多改變大氣的氣體。諾雷爾說:“當(dāng)小行星撞到地球時(shí),整體來說生態(tài)系統(tǒng)并不怎么好?!?/p>
無(wú)論小行星是否罪魁禍?zhǔn)?,古生物學(xué)家還遠(yuǎn)不能解釋為何這場(chǎng)大滅絕偏偏殺光了物種中這個(gè)特定的群體。休斯說:“這似乎講不通。它有選擇地‘點(diǎn)射’所有恐龍,卻留下了混雜其中的其他動(dòng)物。為何恐龍消失了,但鱷魚和其他大型爬行動(dòng)物卻幸存至今?這是這場(chǎng)大滅絕一直未能解開的謎團(tuán)之一,也正是令它充滿魅力的原因之一?!?/p>
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