重建巨龙

巨型泰坦龙初现

2008年,科學家在阿根廷丘布特省发现了巨大的恐龙骨骼化石。这种恐龙在2017年被正式命名为巴塔哥泰坦龙。在发现它后的很长一段时间里,关于这种巨型蜥脚类恐龙的报道接连不断登上全球各大新闻网站的首页。美国芝加哥菲尔德自然历史博物馆曾经展出过一头巴塔哥泰坦龙的重建骨架,它从头至尾长37米。由于它体型太过巨大,即便不是恐龙爱好者,只要是从它旁边走过都会驻足观望。直到今天,只要提到陆地上曾经生活过的最大动物,人们也经常会想到它。

通过对化石周围岩层进行测年分析,科学家确定巴塔哥泰坦龙生活在距今1.016亿年前。根据重建模型估算结果,巴塔哥泰坦龙存活时的个体体重超过77吨,心脏质量超过450千克。即便是今天陆地上体重最大的非洲象,在巴塔哥泰坦龙面前也像个小娃娃。

然而,对发现的一些恐龙化石进行重建后的最新结果显示,泰坦龙科中的另一种恐龙——阿根廷龙至少和巴塔哥泰坦龙一样重,并且很有可能更重。

巴塔哥泰坦龙硕大的重建骨架让人过目难忘。

更大的泰坦龙

2012年,还是在阿根廷丘布特省,一名牧羊人在沙漠中寻找自己走失的羊儿时意外发现一块巨大的骨头从地面的岩石中突出,直指天空。他很快将这个发现报告给当局。发现巨大骨骼化石的消息很快就传遍古生物界,阿根廷古生物学家迅速前往化石发现地进行发掘。迄今为止,该地区出土了来自7头恐龙的200多块骨骼化石,它们属于一种此前从未发现的蜥脚类恐龙新物种。这个新物种被命名为阿根廷龙,和巴塔哥泰坦龙同属泰坦龙科。

阿根廷龙的骨骼化石十分巨大。阿根廷龙和一辆公交车的体积对比。

古生物学家根据发掘现场出土阿根廷龙的前后足骨骼化石,可以还原巨龙的身形大小和体重;出土的椎骨化石,有助于科学家建立它们的身份信息。牧羊人发现的那块巨大骨骼化石是阿根廷龙的股骨(大腿骨),长度近2.4米,是迄今为止发现的最大一块恐龙骨骼化石。阿根廷龙的单块骨骼化石质量基本在500千克以上。为了保护这些化石在运往博物馆的路上不被损坏,发掘团队为每块骨骼化石打上了石膏。为了运输它们,当地还专门修建了一段公路。

我们只能找到这些巨龙的部分骨骼化石。

拼接化石重建巨龙

巴塔哥泰坦龙、阿根廷龙和包括梁龙、腕龙及马门溪龙在内的大型恐龙都属于蜥脚类恐龙。如果你仍然对蜥脚类恐龙的特征没有印象,那么只需记住它们的外形特点是小脑袋、长脖子和大肚皮就行了。

蜥脚类恐龙最早出现于2亿年前,身形庞大是它们最显著的特点:哪怕最小的蜥脚类恐龙体长也有6米。从蜥脚类恐龙最初被发现至今的100多年来,它们的最大重建体重纪录不断被刷新。古生物学家一直想知道这些大家伙到底能长多大。

20世纪80年代末,当阿根廷古生物学家首次挖掘出这些庞然大物的骨骼化石时,由于不完整,他们并不清楚这些巨龙真正的大小。特别是蜥脚类恐龙的头骨十分脆弱,几乎无法形成化石,这给判断带来很大的困难。比如,从2000年首次出土的富塔隆柯龙骨骼化石中,古生物学家判断出有3个个体,但挖掘出的所有骨骼化石不仅无头骨部分,而且最多只能拼出完整骨架的3/4。2005年发现的无畏龙骨骼化石总共被判断出为2个个体,最终却也只能拼出完整骨架的3/4。终于,6头巴塔哥泰坦龙的骨骼化石在2013年被发现,幸运的是这次发现的化石能满足还原完整骨架的需求。随着不断发现新的泰坦龙化石,人们由此逐渐了解到了这个大个子家族成员应有的模样。

建模还是量骨?

由于泰坦巨龙属恐龙骨骼化石很容易破损,要想尽可能准确地估算这些大家伙的体重,首先要有足够多的化石样本,其次需要对这类恐龙的构造有足够的了解。因为不同种蜥脚类恐龙之间的差异很大,所以一不小心就会犯错。蜥脚类恐龙的体重集中在躯干,这个区域也是重建过程中变数最多的。还原蜥脚类恐龙的骨架一旦出错,那么体重就很容易被估错,一些博物馆曾犯过这方面的错误。

其中一种估算方法是建模法。科学家在已有化石标本的基础上,先制作一个长约30厘米的等比例泥模,待其完全干燥后将其浸入装满水的水池中。水池溢出的水量就是泥模的体积。接下来,按照泥模的缩放比例,计算出泰坦龙的体积,代人公式计算出体重。以这种方法算出的富塔隆柯龙的体重约29吨,无畏龙约31吨,巴塔哥泰坦龙为50~55吨。这种方法不仅简单,而且估算结果和通过更复杂的计算机3D建模模拟出的恐龙体重十分接近。

恐龙腿骨最小处周长(单位:毫米)

另一种估算方法是测量泰坦龙的四肢粗壮程度,因为陆地四足动物的体重几乎完全由四肢承载。科学家将陆地四足动物的股骨(大腿骨)最小周长代入一组“缩放方程式”,就能得到相对准确的体重估算值。因为缩放方程式来自于对不同动物的体重统计,所以这种估算方法也叫作线性回归法。缩放方程式在红毛猩猩、袋鼠等特殊体形动物的重建过程中都表现良好,却在重建蜥脚类恐龙时遇到问题——采用线性回归法得到的体重估算值和建模法的模拟结果相差甚远:以线性回归法得到的无畏龙体重估值为59吨,几乎是建模法估值的两倍;巴塔哥泰坦龙体重的线性回归法估值为69吨,比建模法多出了1/3。偏差如此巨大,难道公式本身有问题?

巴塔哥泰坦龙模型。谁是最大恐龙这个问题并不是科学家最关心的,我们只要知道它们都是庞然大物就行。

谁更重并非是最重要的

一些科学家认为,尽管缩放方程式计算结果误差范围过大,但由于其高度的易用性(只需测量股骨最小周长),在对于物种数量超过200种、多样性非常丰富、身体构造差异大的蜥脚类恐龙的体重估算中,许多古生物学家依然愿意使用缩放方程式。虽然有时这些使用者对蜥脚类恐龙的构造并不了解,也并不关心方程式法存在的不足之处。毕竟,从生物学和行为角度看,30吨的蜥脚类恐龙和60吨的蜥脚类恐龙还是很相似。当然可以通过增加更多变量等方法缩小缩放方程式的误差范围,但这就会提高这种方法的使用门槛,又将许多古生物学家拒之门外。这样一来,缩放方程式本身的使用价值就被大打折扣。

也有一些科学家相信,埋葬在阿根廷的6头巴塔哥泰坦龙和2头阿根廷龙的体形也许十分接近,因为这些庞然大物很可能是化石标本尺寸的极限——体形超过这个标准的动物难以被沉积物快速掩埋,外露部分很快会在有氧环境中腐烂,难以形成化石,这是大型恐龙骨骼化石少见的重要原因之一。

其实,巴塔哥泰坦龙和阿根廷龙谁才是陆地上最大的恐龙这个问题的答案本身并不重要,因为迄今只发现了巨型恐龙的少量个体,化石样本过少不足以代表物种的平均体形,也就谈不上谁比谁大。况且,大型化石的形成条件十分苛刻,即便地球上有体重超过200吨、比蓝鲸更重的动物存在过,它们的化石至今未被发现,也可能根本无法被保存下来,我们也就无从还原它们的构造。

中生代生命简史

在一次惨烈的大规模生物灭绝事件后,地球进入被称为“爬行动物时代”的中生代。中生代分为三个部分。首先是三叠纪(距今2.48亿~2.08亿年),此时期第一批小型恐龙和早期哺乳类动物开始出现。接下来的侏罗纪(距今2.08亿~1.46亿年)见证了恐龙等爬行动物的繁盛,巨型蜥脚类恐龙、原始鸟类和原始被子植物纷纷出现。在中生代的最后时期一白垩纪(距今1.46亿~6500万年),爬行动物演化出高度的多样性,开花植物开始出现,蚂蚁、蝴蝶和蛇等动物出现。不过,一次大规模小行星撞击事件和接踵而来的地质、气候灾害灭绝了当时地球上绝大多数物种。中生代由一次灭绝事件拉开帷幕,又在另一次灭绝事件中谢幕。但恐龙并未在真正意义上完全灭绝,因为现代鸟类正是兽脚类恐龙的后代。

如何长成庞然大物?

作为陆地上存在过的最大动物,蜥脚类恐龙的体重比今天陆地上最重的非洲象还高一个数量级。为什么蜥脚类恐龙能长得如此巨大?简单地说,在如何长得更大这方面,哺乳动物做得不够好,但蜥脚类恐龙却做得很好。

科学家推测,作为现代鸟类的旁系祖先,蜥脚类恐龙也有类似鸟类的气囊系统。在吸气阶段,鸟会将一部分吸入体内的空气储存在这些气囊中,并在呼气阶段将气囊中的空气鼓入肺部。蜥脚类恐龙很可能具有循环呼吸模式,便于它们从每次呼吸中获取更多氧气,从而为它们惊人的代谢活动提供支持。

蜥脚类恐龙的气囊会进入它们的骨骼,在骨骼中形成空腔,这样既能让骨骼更轻(尤其是减轻脊椎骨的质量),又能维持骨骼的支撑强度。这种轻量化结构让蜥脚类恐龙能够进化出长长的脖子,吃到其他恐龙无法吃到的较高的植被。长脖子的另一个好处是,当蜥脚类恐龙需要进食周围不同树木上的枝叶时,它们只需移动脖子,而无须移动它们沉重的腿,这能大大减少进食过程中的能量消耗。

和哺乳動物不同,蜥脚类恐龙从不咀嚼食物。咀嚼虽然能提高消化效率,但十分费时费力。蜥脚类恐龙将枝叶囫囵吞下后,树叶会在它们漫长的消化道中被消化、吸收。如果动物不需要咀嚼,那么在一天内就能进食更多食物,也就能长得更大。据科学家估算,蜥脚类恐龙从孵化到完全成熟可能需要20~25年。

位于阿根廷龙化石最初发现地的阿根廷龙重建模型。

蜥脚类恐龙会踮脚游泳?

蜥脚类恐龙需要靠四条腿站立,才能支撑自己庞大的身躯。然而,几十年前,美国古生物学家伯德在美国得克萨斯州班德拉县发现了一些不同寻常的恐龙足迹一只有前肢的足迹,而没有后肢的足迹。伯德认定这些足迹无疑来自蜥脚类恐龙,而且很可能是它们在游泳时留下的一在水中的蜥脚类恐龙以较长的前肢接触水底移动,较短的后肢则靠浮力漂浮起来。2007年,类似的足迹化石再次被发现,同样只有前肢足迹。

因为现代古生物学家都知道蜥脚类恐龙属于陆生恐龙,并不经常在水中活动,所以伯德的“游泳论”在很长一段时间里未被认可。主流解释是蜥脚类恐龙的前肢承受着身体的大部分重量,因此比后肢更容易在沉积物或土壤中留下足迹。虽然科学家没有对这些足迹化石的成因下定论,但只要一想到笨重的蜥脚类恐龙竟然也可能会踮脚游泳,就让人忍俊不禁。

蜥脚类恐龙吃什么?

蜥脚类恐龙的食物主要包括蕨类植物、松柏、苏铁、苔藓和木贼植物。虽然都是食草动物,但不同的蜥脚类恐龙的食物构成各异。以蜥脚类中较为著名的圆顶龙和梁龙为例,两者都生活在今天的北美洲地区。圆顶龙的牙齿为粗壮的圆片状齿;梁龙的牙齿则纤细得多,更像钉子。这样看来,圆顶龙可能会进食比较坚硬的植物,而梁龙可能进食的是较柔软的植物。

在梁龙和圆顶龙牙齿化石的横截面上,科学家发现了类似树木年轮的曲线,这些痕迹精确记录了它们牙齿的生长情况。根据这些信息,科学家精确测算出梁龙每35天换一次牙,圆顶龙每62天换一次牙。

这两种蜥脚类恐龙不同形状的牙齿和不同的换牙周期,让它们的食物来源不会有太多重合,也就避免了直接竞争。这就是这两种“巨无霸”能够在同一片栖息地共存的原因。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午9:39。
转载请注明:重建巨龙 | 三分钟阅读-杂志精选

相关文章