長期以來，體型龐大的蜥腳類恐龍一直都在困擾著生物學(xué)家：它們?yōu)槭裁茨荛L到如此之大?為什么在它們之前和之后沒有其他任何陸地動(dòng)物能長這么大?沒人能夠給出這些問題的令人信服的答案。不過，科學(xué)家現(xiàn)在有了一些全新的解釋。

在位于阿根廷首都布宜諾斯艾利斯的自然科學(xué)博物館里，收藏著一塊巨大的恐龍椎骨。它有多大呢?可以這么來比方：一塊人類椎骨你可以輕松地把它擱在手掌上；一塊大象椎骨你可以用兩只手把它托??；而這塊恐龍椎骨大得超乎想象——你得用鏟車來裝它!這塊高達(dá)1.6米的恐龍椎骨屬于生活在距今1億年前的一只阿根廷龍，古生物學(xué)家估計(jì)它生前長35米，重80噸，是目前已知最大的陸地生物。

阿根廷龍是蜥腳類恐龍家族的成員之一，這個(gè)家族的成員中還包括有梁龍、腕龍和迷惑龍。蜥腳類恐龍的模樣很容易識(shí)別：長脖子，長尾巴，桶狀軀體，樹干狀四肢。當(dāng)然并非所有的蜥腳類恐龍都身形高大，但其中的“大個(gè)子”的確是陸地上最罕見的龐然大物。

沒有任何其他陸地動(dòng)物擁有像阿根廷龍那么龐大的身軀。當(dāng)今世界最大的陸地動(dòng)物是非洲象，雄性非洲象重約6噸；地球有史以來最大的陸地哺乳動(dòng)物是生活在3000萬年前的巨犀，這是一種高6米的無角犀牛，重量超過15噸；

成年暴龍的體重只有7噸；最大的非蜥腳類恐龍是于1964年在山東省諸城縣發(fā)現(xiàn)的巨型山東龍，重約16噸，是目前所知世界上最高大的鴨嘴龍。

長期以來，蜥腳類恐龍前所未有的龐大體型困擾著生物學(xué)家：它們?yōu)槭裁茨荛L到如此之大?為什么在它們之前和之后沒有其他任何陸地動(dòng)物能長到這么大?沒人能夠給出這些問題的令人信服的答案。不過，科學(xué)家現(xiàn)在有了一些全新的解釋。

最近6年來，德國古生物學(xué)家馬丁·桑德帶領(lǐng)一個(gè)由多名科學(xué)家組成的國際研究小組，一直都在攻克恐龍“巨型化”難題?，F(xiàn)在，他們對(duì)于恐龍“巨型化”問題已經(jīng)有了_一整套理論。他們的研究表明，蜥腳類恐龍具有一些獨(dú)特的生物學(xué)特性，而所有這些特性結(jié)合在一起，推動(dòng)著它們的無以倫比的“巨型化”演化過程。

越長越大，越大越好：進(jìn)化上的“柯普法則”

桑德的研究從19世紀(jì)的古生物學(xué)家愛德華·德林克·柯普的觀察結(jié)果著手。柯普曾注意到，動(dòng)物譜系在進(jìn)化過程中有一種逐漸變大的趨向：剛開始時(shí)個(gè)體較小，隨著時(shí)間推移，后代變得越來越大。生物學(xué)家把生物的這種越變?cè)酱蟮倪M(jìn)化趨勢(shì)稱為“柯普法則”。

依據(jù)“柯普法則”，物種變大有著進(jìn)化上的優(yōu)勢(shì)——體型越大，被淪為獵物的風(fēng)險(xiǎn)越小，覓取食物和尋找配偶的競(jìng)爭(zhēng)性越強(qiáng)。不過，大也有大的麻煩，比如大型動(dòng)物更容易遭受滅絕厄運(yùn)——體型大的動(dòng)物需要更多的食物，繁殖速度卻不如體型較小的動(dòng)物，所以當(dāng)環(huán)境不利和食物匱乏時(shí)，它們要比體型小的動(dòng)物更難渡過難關(guān)。從化石記錄看，許多超大型哺乳動(dòng)物如巨犀等在地球上生存的時(shí)間極為短暫，而體型較小的哺乳動(dòng)物在地球上生存的時(shí)間通常更長。

綜上，一方面，自然選擇促使動(dòng)物越變?cè)酱?；另一方面，這些動(dòng)物卻要為龐大的身體付出巨大的代價(jià)。為生存而變大，因變大而消亡，這是大自然的一種平衡法則，它使得大多數(shù)陸地動(dòng)物的體重不會(huì)超過10噸。

巨大的體型還會(huì)帶來其他一些問題，比如如何支撐龐大的軀體，如何為身體提供足夠的養(yǎng)料和氧氣，如何防止身體過熱，等等。那么，龐大的蜥腳類恐龍是如何戰(zhàn)勝這些挑戰(zhàn)的呢?

與蜥腳類恐龍相似的恐龍最早出現(xiàn)于距今2.2億年前，隨即體型很快變大。距今2.1億年前出現(xiàn)了體重達(dá)15噸的伊森龍，這是最早的真正的蜥腳類恐龍之一。從那時(shí)開始，蜥腳類恐龍?jiān)阶冊(cè)酱蟮内厔?shì)—發(fā)不可收拾。隨著時(shí)間的推移，分布在地球各處的不同譜系的巨大蜥腳類恐龍不斷地向著“巨型化”演化。

又小又多的恐龍蛋：快速有效的繁衍方式

恐龍是如何越變?cè)酱蟮哪?上世紀(jì)90年代，有科學(xué)家提出了一個(gè)值得注意的重要因素：蜥腳類恐龍的繁殖方式。就像其他恐龍一樣，蜥腳類恐龍是通過生蛋來繁殖后代的(其他哺乳動(dòng)物幾乎都是胎生的)。

一般來說，哺乳動(dòng)物的體型越大，其后代的數(shù)量就越少，繁殖間隔期也越長?？茖W(xué)家推測(cè)，卵生的巨大恐龍避免了這方面的困擾。一窩恐龍蛋可以孵出很多恐龍后代，恐龍的身體雖然越長越大，卻絲毫不會(huì)影響到它們的繁殖率。大象每4年才生育一次，而巨大的恐龍?jiān)?年時(shí)間里可產(chǎn)下數(shù)百個(gè)恐龍蛋。

由此，蜥腳類恐龍避免了大型哺乳動(dòng)物通常會(huì)遇到的生育風(fēng)險(xiǎn)，而且每當(dāng)面臨種群數(shù)量減少危機(jī)時(shí)，恐龍種群數(shù)量回升的潛力也比大型哺乳動(dòng)物要大得多。對(duì)恐龍化石蛋的研究支持了科學(xué)家的推測(cè)。蜥腳類恐龍留下了大量的恐龍蛋和窩巢化石記錄，有些蛋中甚至還有保存完好的胚胎組織。恐龍蛋的大小與鴕鳥蛋相仿或稍小一點(diǎn)，一窩恐龍蛋通常有八個(gè)之多。

讓桑德大為驚訝的是，成年蜥腳類恐龍的身體如此龐大，相比之下，它們的蛋就小得不成比例了。他說，“生物個(gè)體能量的很大一部分通常都用于繁殖后代，而至少重達(dá)5噸的蜥腳類恐龍母親，一次產(chǎn)卵總重量卻只有24千克。看來它們一年中要產(chǎn)幾次卵，否則其繁殖能力就太低了?！庇捎谠诳铸埜C巢化石及其附近沒有找到親代撫育的痕跡，這似乎表明成年蜥腳龍雖然擁有多產(chǎn)卵勤產(chǎn)卵的能力，但對(duì)后代缺乏親代關(guān)懷。

然而，卵生以及缺乏親代關(guān)懷，既不能表示所有的恐龍都是卵生的，也不能表示恐龍都不怎么照顧它們的后代。那么，關(guān)于恐龍繁衍生育的事實(shí)真相究竟是什么呢?桑德決定尋找其他證據(jù)來揭開這個(gè)謎底。

恐龍能夠長這么大，顯然其生長速度是很快的。研究人員將恐龍骨頭化石切成薄片放在顯微鏡下進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)恐龍的骨頭上都有生長線，類似于樹的年輪，這些生長線標(biāo)志著恐龍時(shí)快時(shí)慢的間歇性生長過程。但桑德發(fā)現(xiàn)蜥腳類恐龍的骨頭并非如此，它們的生長過程與哺乳動(dòng)物和鳥類一樣，呈連續(xù)生長模式。桑德總結(jié)說，蜥腳類恐龍的新陳代謝速率很快，所以它們能夠很快長成龐然大物，而其他恐龍都沒有蜥腳龍這么快的生長速度。

桑德的研究小組對(duì)重達(dá)30噸的亞洲蜥腳龍——馬門溪龍進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于生長速度迅速，馬門溪龍的體重增加十分驚人，處于生長高峰期的馬門溪龍的體重每年增加達(dá)2噸，相比之下，非洲象的體重每年最多只增加200千克。

獨(dú)特的呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)：適應(yīng)“巨型化”發(fā)展

生長迅速固然是好事，但對(duì)蜥腳類恐龍來說，當(dāng)其體型達(dá)到極其龐大的程度時(shí)，它們將如何應(yīng)對(duì)身體和生存的需要呢?蜥腳類恐龍的體型基本上都是長脖子、小腦袋、巨大的桶狀身軀，還有粗短的四肢。桑德和其他研究人員認(rèn)為，恐龍獨(dú)特的身體結(jié)構(gòu)是其能夠承受巨大身軀的關(guān)鍵。

上世紀(jì)80年代，芬蘭科學(xué)家杰爾基·霍坎南對(duì)恐龍如何支撐和移動(dòng)龐大的身軀進(jìn)行了專門研究。他通過分析大型動(dòng)物的骨頭和肌肉 力量，認(rèn)為即使是最大的蜥腳類恐龍，其體型也沒大到超出極限。他認(rèn)為，龐大的蜥腳類恐龍雖然如此笨重，但長得更大一些應(yīng)該是不成問題的。

如果說還有什么問題的話，那就是它們?nèi)绾潍@得足夠的氧氣。有科學(xué)家回答了這個(gè)問題，認(rèn)為蜥腳類恐龍擁有與鳥類一樣的肺部結(jié)構(gòu)：鳥類呼吸系統(tǒng)的效率遠(yuǎn)高于哺乳動(dòng)物，當(dāng)它們吸氣時(shí)，肺部和氣囊中充滿空氣；當(dāng)它們呼氣時(shí)，氣囊里的新鮮空氣涌出取代肺部的空氣，這意味著肺部始終擁有新鮮空氣。鳥類每呼吸一次獲得的氧氣是哺乳動(dòng)物的2，5倍。

據(jù)此可知，蜥腳類恐龍的呼吸系統(tǒng)與鳥類十分相似，對(duì)支撐其龐大身軀多有助益。首先，解決了充分獲取氧氣的問題；其次，氣囊位于脊椎附近，這在很大程度上有助于減輕體重(在已發(fā)現(xiàn)的阿根廷龍的巨大的脊椎骨上布滿了氣囊空腔，數(shù)量眾多的氣囊減輕了恐龍身體所承擔(dān)的重量)；最后，與鳥類相仿的呼吸系統(tǒng)還幫助恐龍解決了另外一個(gè)問題：不致使體溫升得太高，因?yàn)檩^高的新陳代謝率，巨大的身軀，再加上較小的表面積與體積之比，往往會(huì)給恐龍身體降溫帶來很大麻煩?？茖W(xué)家推測(cè)，身形巨大的蜥腳類恐龍很可能像鴕鳥那樣通過呼吸來給身體降溫。

那么，重達(dá)80噸的動(dòng)物又如何獲取足夠的食物呢?對(duì)此科學(xué)家的解釋是，當(dāng)今最大的陸地動(dòng)物都是素食者，它們通過食用大量營養(yǎng)貧乏的植物維持生命。盡管沒有足夠的如水果、果實(shí)等高營養(yǎng)食物來滿足大型動(dòng)物的需要，但草、樹葉和樹枝等卻遍地都是。

恐龍等巨型動(dòng)物食量驚人，以彌補(bǔ)草葉樹枝之營養(yǎng)不足。比如，大象每天用于進(jìn)食的時(shí)間多達(dá)18個(gè)小時(shí)，每天要吃掉200千克植物。巨大的蜥腳類恐龍每天能吃掉1噸植物，如此恐怖的“工作量”，它們是如何做到的呢?桑德認(rèn)為，恐龍的長脖子和小腦袋起到了關(guān)鍵性的作用。恐龍的較輕的脊椎骨使得它們的脖子能夠長得很長很長，增大了它們上下左右的攝食空間，而且用脖子轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去地進(jìn)食，身體卻可以原地不動(dòng)，這有利于保存體能。

更絕妙的是，蜥腳類恐龍并不需要對(duì)食物進(jìn)行咀嚼加工。它們用牙齒拔下樹葉和樹枝，然后囫圇吞下，省去了用于咀嚼的大量時(shí)間，因而可以在一定的時(shí)間內(nèi)吞下更多的食物；此外，由于不需要用于咀嚼的牙齒和肌肉，所以它們的頭部重量更輕，脖子可以伸得更長。在恐龍巨大的身軀內(nèi)，大量未經(jīng)咀嚼的食物經(jīng)歷一個(gè)漫長的微生物發(fā)酵過程。

還有一個(gè)問題：地球上的顯花植物是在恐龍時(shí)代晚期才出現(xiàn)的，因此恐龍的食物僅限于智利南美衫、銀杏、馬尾草等植物，而這些種類的植物只能提供非常低的營養(yǎng)價(jià)值。那么，蜥腳類恐龍是如何依靠營養(yǎng)有限的食物存活下來的呢?

科學(xué)家決定一探究竟。2017年，有人將這類原始植物和綿羊的腸道微生物混合在一起，以模擬恐龍的消化系統(tǒng)。結(jié)果顯示，這些植物中的大多數(shù)都比人們先前所認(rèn)為的更有營養(yǎng)。可見，只要有足夠的消化時(shí)間，這些古老植物的營養(yǎng)成分就會(huì)被充分分解。食物在蜥腳類恐龍消化道內(nèi)長時(shí)間停留，這或許就是蜥腳類恐龍充分利用和吸取這些古老植物營養(yǎng)的秘訣。

蜥腳類恐龍以其獨(dú)特的繁育方式、生長模式和生理構(gòu)造，突破其他陸地動(dòng)物都未能達(dá)到的體型極限，成為進(jìn)化中“巨型化”的成功特例。龐大的蜥腳類恐龍?jiān)诳铸垥r(shí)代經(jīng)歷了長達(dá)1.45億年的漫長時(shí)期，而其滅絕時(shí)間距今不過只有6500萬年，因此最后一個(gè)問題是：地球何時(shí)能重現(xiàn)像蜥腳類恐龍這樣的龐然大物?

桑德認(rèn)為，沒有理由排除這種可能性，因?yàn)橹恍柙俅纬霈F(xiàn)另一種特別的生理結(jié)構(gòu)體系，像蜥腳類恐龍這樣的龐然大物就有可能重現(xiàn)地球。他說，“蜥腳類恐龍擁有成為地球最大生物的多個(gè)條件，但我想這不是生物體長成龐然大物的唯一模式。當(dāng)然，只有經(jīng)歷一場(chǎng)令整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)從零開始的物種大滅絕，再經(jīng)過3000萬到4000萬年的時(shí)間，大自然才有機(jī)會(huì)重新設(shè)計(jì)并展示生物體型到底能演化到多大。”