
尽管它们在公众心目中的形象是迟钝、笨重的动物,但许多恐龙显然是温血动物,高度活跃,能够进行长时间、剧烈的有氧运动。
在一项新的研究中,我和我的同事们确定了一种叫做Maiasaura的小型巴士大小的恐龙在成长为成年期所消耗的能量。
我们发表在《古生物学》杂志上的研究结果表明,Maiasaura能够吸收大量的能量和营养,并利用它们快速生长,活动水平与现代哺乳动物相当。
积极的生活方式会在骨骼上留下痕迹。运动和负重活动会引起应力和应变,导致骨骼微骨折。如果这些微小的裂缝积聚起来,结果可能是灾难性的骨折。
幸运的是,恐龙的腿骨——就像鸟类、哺乳动物和蜥蜴(如科莫多龙)的腿骨一样——在一个被称为骨重塑的过程中自我修复。
这是通过毛细血管在旧骨中生长而发生的,旧骨被溶解并被新骨取代。在显微镜下,新骨可以看到柱状结构,称为“次级骨”。
许多古生物学家在恐龙骨骼中寻找并发现了这些次生骨骼,作为温血动物骨骼重塑的证据。
然而,很少有人关注幼年恐龙的骨骼,在这个过程中,原始骨骼是在骨骼建模的过程中形成的。
这项研究的主要障碍是缺乏同一种恐龙在不同生长阶段的骨骼标本。
可能是世界上生长最好的恐龙骨骼系列来自美国蒙大拿州的双医学组化石床。
这个地层的化石提供了许多关于一种名为Maiasaura(意为“好妈妈爬行动物”)的恐龙的蛋、幼仔和早期生活的信息。
这只草食性鸭嘴龙在孵化后的一年多时间里照顾着自己的蛋,抚养着自己的后代。
年轻的Maiasaura长得惊人的快,第二年达到200-400公斤,十几岁时超过3000公斤。
相比之下,今天的冷血咸水鳄在两岁时体重只有6公斤左右,在10到16岁之间成年,此时雌性体重约为34公斤,雄性约为115公斤。
如此高的生长速度伴随着它们长骨的快速加长和增厚,这个过程无疑需要大量的氧气和血液中的营养。
腿的长骨轴,如股骨(大腿骨)和胫骨(胫骨),由主要的营养动脉供应血液,这些血液通过表面可见的孔(称为孔)进入骨骼。
十年前,我想知道孔的大小是否可以间接测量血液流向骨骼的速度。
这被证明是正确的,从那时起,“孔技术”就被用于化石上,以估计血液流速,从而估计血液中消耗了多少能量和营养成年恐龙。
为了将孔技术应用于快速生长的Maiasaura幼龙,我与蒙大拿州立大学的学生希思·考德威尔(Heath Caldwell)合作,他在蒙大拿州波兹曼落基山脉博物馆的化石收藏中寻找微小的孔。
俄克拉荷马州立大学的霍莉·伍德沃德此前已经确定了这些动物死亡的年龄。阿德莱德大学(Adelaide University)的胡乔辉(Qiaohui Hu)使用了最好的技术来测量孔的大小,并将其与营养动脉的大小联系起来。
我们的工作产生了明确的结果。根据孔大小计算出的血流量在体重在189公斤到455公斤之间的一岁恐龙和体重在1680公斤到3200公斤之间的6到11岁成年恐龙中是相似的。
换句话说,一个1岁的孩子每克胫骨的血流量是一个成年人的四倍。2公斤重的雏鸟的股骨每克流速是成年雏鸟的15倍。
这些差异揭示了在母龙生命的早期快速生长阶段,形成骨骼所需的能量和营养比在成年期维持骨骼所需的能量和营养要多得多。
成年人的孔的大小也与今天活着的哺乳动物相当,比大多数现代爬行动物大得多。这些发现支持了这样一种观点,即恐龙不是冷血的、行动迟缓的,而是温血的、非常活跃的、快速生长的动物,它们主宰了中生代的景观。
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