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长期以来,许多人都理所当然地认为:作为爬行动物的恐龙必然是冷血动物。但是从发现恐龙那天起,人们就已经注意到恐龙与哺乳动物有相似之处,并思索过恐龙是不是热血动物的问题。比如,创建“恐龙”一词的欧文在谈到巨齿龙时就曾提出:“活着的巨齿龙的外观极似现代地球上巨大的四足哺乳动物。”他经常把恐龙与犀牛和大象相比。他还指出:“恐龙有和鳄一样的胸组织,因此可以得出结论,即有一个四个心室的心脏。同时,从它们可以适应陆上生活这一点来说,应该还有一个高度组织化的血液循环中心,它的功能与现存热血脊椎动物的功能相当接近。
1969年,在美国芝加哥菲尔德自然历史博物馆举行的北美第一届古生物学会上,奥斯特罗姆教授首次正式提出了恐龙的代谢作用与鸟类及哺乳类相似的观点。他认为,如果没有旺盛的代谢作用和恒定的体温,恐龙是不可能有直立的姿势和大的运动量的。这一提法等于给恐龙树立了完全崭新的形象。无独有偶,法国巴黎大学的里克莱经过多年研究,也得出了与奥斯特罗姆相同的结论。他1969年提出:动物的骨骼构造是它们活动水平最灵敏的指示器。他认为从恐龙骨骼化石上至今还能找到已经死亡动物的生理学特点,那就是,恐龙骨骼化石上分布着大而密集的哈弗管(哈弗管是动物致密骨组织的基本结构单位,能控制骨骼和血液间钙、磷等的交换)。这一点与鸟类和哺乳类极为相似,而其他爬行动物骨骼上的哈弗管则小而稀疏。为此,恐龙应该是热血动物。
奥斯特罗姆教授在耶鲁大学有一位博士研究生叫罗伯特·巴克,他是教授这一理论的有力支持者。巴克毕业后到哈佛大学比较动物学博物馆潜心研究这一问题。1975年,他在《科学美国人》杂志上发表了《恐龙的文艺复兴》一文,直言不讳地提出恐龙是热血动物,恐龙并未完全灭绝,鸟类就是恐龙后代的观点。事实上,在这之前,他已于1971年及1972年在《进化》杂志和《自然》杂志上发表了从恐龙生理学、解剖学和生态学三个方面论证上述观点的论文。巴克发表这几篇文章后,在古生物学界立即引起了轩然大波,拍手叫好者有之,认为他是痴人说梦者也有之。正如1976年出版的一本科普读物《热血恐龙》一书后加的副题一样,这是“古生物学上的一场革命”。这本书的作者是英国的德斯蒙德,他也是哈佛大学的研究生,深得奥斯特罗姆教授的启发与指导。他的这本书的内容深入浅出,文笔优美流畅,深受读者欢迎,对宣传恐龙热血说起了很大的作用。
究竟热血恐龙的结论是怎样出来的呢?且看巴克所作的解释以及反对者的意见。
1. 骨骼组织学上的证明。把保存很好的恐龙骨骼切成薄片,在显微镜下可以看到它的显微结构。恐龙的骨骼像现生的鸟类、哺乳类一样,上面有许多哈弗管,反映了热血动物快速的代谢作用。而冷血动物能量转换速率低,因此骨骼上的哈弗管相对较少。此外,冷血动物生长缓慢,它们的骨骼上会出现与树木年轮相似的生长环,而恐龙的骨骼与哺乳动物的相似,上面没有这种生长环。由此推测,恐龙不是冷血动物,而是热血动物。
持反对意见的科学家认为:有一些大的冷血动物如乌龟、鳄,骨骼上也有较多的哈弗管,而一些现生的热血动物如小的哺乳类和鸟类,骨骼上却没有较多的哈弗管,这说明哈弗管的多少不能作为区分热血与冷血动物的标志。
2. 恐龙的行走姿势体现了它是热血动物。现生的热血动物除了少数在水中生活(如海豹与海象)外,大多能够直立。而现生的与绝大多数已灭绝的冷血爬行动物,四肢位于身体的两侧,只能以肘作支点匍匐前进。而恐龙能用四肢将身体撑抬起来,甚至只用后肢撑地而直立行走。这就需要消耗较多的能量。为此,恐龙必须加快物质代谢,以保证躯体活动的能量供应。由此看来,恐龙应属于热血动物。另外,现生的热血动物都有有高水平的活动能理代谢,而有的恐龙特别是一些小型兽脚类和鸟脚类,它们的行动之敏捷、奔跑速度之快,与善跑的鸟类和哺乳类不相上下。从外观及骨骼形态上来看,拉长的纤细的肢骨,便于行动的肘、腕、膝、踝的关节,中空的骨腔、某些恐龙大的爪,前后肢骨长短的比例,以及用来保持身体平衡的长而坚硬的尾巴,都显示出恐龙是行动敏捷的动物。已经发现的恐龙足迹如小型兽脚类的足迹证明:恐龙奔跑的速度有时可达到现生羚羊的速度。显然,这只是热血动物才能做到。
反对者认为,有些冷血动物如小型蜥蜴也跑得很快,所以跑得快的不一定是热血动物。
3. 测量吃肉的恐龙与被它们捕食的对象在数量上的比率,也就是捕食者与被捕食者比率的结果。巴克认为,现生的热血动物与体形同样大小的冷血动物相比,食量要大得多。比如,一头150公斤重的狮子比150公斤重的鳄每天要吃掉更多的东西。这种捕食与被捕食者的比率,在热血动物与冷血动物中是迥然不同的。通过对已发现的恐龙化石中捕食与被捕食者的统计,研究者发现,捕食恐龙的数量要少得多。例如,最大的捕食恐龙霸王龙只发现少数骨骼、骨片及牙齿。在加拿大的艾伯塔省立恐龙公园中捕食恐龙只占3%—5%。现生的冷血动物中捕食者的比率可达到40%,而热血动物中仅占1%—3%。显然恐龙中捕食者的比率与现生热动物比较接近。因而,我们可以认为,恐龙是热血动物,至少有一部分恐龙是热血动物。
对此,反对者提出了两点疑问:
第一,这里提出的捕食者与被捕食者的比率,是建立在捕食者对食物的需要这一基础上的,而食物可利用的程度等其他因素却未予考虑,同时目前也难以估量。
第二,我们至今还不能很有把握地证明,采到的恐龙化石真实地反映了恐龙生存时代捕食者与被捕食者的比率。化石在形成和埋藏过程中已经毁掉了许多,现在采到的可能偏于某一方面。也有可能恐龙化石在形成和埋藏时捕食者与被捕食者不在同一地区,这样采到的化石就不能反映真实情况了。
4. 地理分布上的证明。冷血动物是很难生存在今天的南极和北极地区的,因为那里实在太冷了。但是热血动物中的北极熊和企鹅却得天独厚,能自由自在地生活在那里。因而,一旦那里发现了恐龙化石,就可证明恐龙也是热血动物。巴克认为,在阿拉斯加的育空地区曾发现过白垩纪的恐龙,此时那里的古地理位置应为北纬750,可见这些恐龙是生活在北极圈内的,它们应该是热血动物。但是反对者认为,当时全球气候比较温暖,恐龙完全可以生存在北极圈内,而且恐龙有迁徙行为,在天气寒冷时它们可以向温暖地区转移。同时,支持恐龙是冷血动物的人还说,如果鸭嘴龙由阿拉斯加迁徙到艾伯塔,60天的行程3 000公里,一天平均走50公里,而这恰恰说明鸭嘴龙的热血动物,因为它们的奔走速度并不很快。
5. 对取食的适应。现生的热血动物能保持较高的体温以及快速的代谢作用。它们对进食有较强的适应能力。这主要表现在有完善的咀嚼系统,牙齿、颌骨、头骨等结构能把食物及时嚼碎块;此外,它们又有功能良好的消化系统,能充分吸收营养物质。而恐龙就有类似的咀嚼机构和消化系统。例如鸟脚类恐龙中的鸭嘴龙的牙齿排列以及上下颌的运动方式,与热血动物中的象和马有相似的之处。兽脚类恐龙与现生哺乳动物中的肉食类一样,都先用牙齿把猎物撕碎,然后再作进一步消化。蜥脚类恐龙对食物的加工和处理过程与现生吃植物的鸟类相比,也并不逊色。
6. 体形大小的证据。一个动物的体形大小往往与体内的代谢作用有关。以每公斤体重能分配到的体表面积来计算,大型动物的体表面积大多要比小型动物小。小蜥蜴单位体重的表面积大,能很快地使身体升温或降温,不容易保持恒定的体温;而较大的鳄类单位体重的表面积相对要小一些,因而吸热和散热都很慢,比较容易保持恒定的体温。恐龙也必然如此。大的恐龙,例如重量在1 000公斤以上的,它的体温不易变化,因而可能是热血动物,而小型未成年的恐龙则可能是异温动物,即幼年时是冷血动物,而成年时为热血动物。
此外,还有些其他证据说明恐龙是热血动物。例如,认为恐龙与热血动物一样,有快速的血液循环和四个心室,血压较高。要维持较高的血压,必须有快速的代谢作用。而恐龙确实有较快的代谢作用,必然会有较高的血压,因而恐龙应为热血动物。
通过以上争论,我们可以看出:这个问题与代谢作用直接有关。但代谢作用是血液、酶与体内器官的化学反应,恐龙已经石化,所以很难得到有关的直接证据,只能借助与现生动物作些比较。而生命有机体又是非常复杂的,所以争论是不可避免的。目前有不少古生物学家认为,恐龙是异常分化的种群,有一些恐龙(如兽脚类和鸟脚类)是热血动物,而另一部分则是冷血动物;大的蜥脚类和鸟脚类恐龙在成年时是热血动物,而幼年个体以及小型恐龙就不一定是热血动物了。我们相信,通过更多恐龙的发现以及研究手段的现代化,人们对这一问题将会有更新更深入的了解,这也正是研究恐龙的特点——永远充满了探索的乐趣。
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