科学家发现霸王龙调节头部温度的秘密

撰文:JOHN PICKRELL

科学家发现霸王龙调节头部温度的秘密
这幅艺术家的重建作品用红外线展示了白垩纪晚期的北美:一头达斯布雷龙和两只恐鳄向一具角龙尸体靠近。这些动物头骨上的部位会释放多余的热量,这种适应性功能可能有助于其大脑降温。
绘图:BRIAN ENGH/ DONTMESSWITHDINOSAURS.COM

  为了防止过热,大象和犀牛等大型动物不得不进化出保持凉爽的策略。诸如霸王龙这样的恐龙可能也面临着同样的问题。一项新研究发现,这种大型食肉动物通过头部的大型温控结构来解决这个问题。

  Casey Holliday带领的研究人员观察了食肉性恐龙头骨顶部名为颞颥孔的大洞。经过仔细的解剖研究,研究者发现这些颞颥孔中的组织可能富含脂肪和血管。

  研究小组在《解剖记录》杂志上报告称,在恐龙跑得太热时,这些结构会向环境中释放热量;而当它们变冷时则吸收热量。

  密苏里大学医学院的古生物学家Holliday说:“我们发现大型兽脚亚目恐龙,甚至是一些小型恐龙,比如迅猛龙,都拥有这样的囊袋,囊袋里可能有血管,有助于调节体温。”

眼皮底下的秘密

  一个多世纪以来,古生物学家们一直认为这些结构有助于支撑霸王龙等物种的颚肌,因为在恐龙和其近亲鸟类中,这些结构正好位于主颚肌开口的正前方。

  “几乎所有人都认为这些结构只是肌肉的延伸点,”马里兰大学帕克分校的霸王龙专家Thomas Holtz说,他没有参与这项研究。

  不过,当Holliday研究恐龙、短吻鳄和其他动物的这类结构时,发现过去的理论不能提供合理的解释。首先,如果这个空间固定了霸王龙的颚肌,那么这部分肌肉就必须从颚部向上生长,转90度,然后沿着头骨顶部分布。其次,霸王龙骨头光滑的表面表明并没有肌肉纤维和肌腱附着。

  相反,当研究人员研究现代短吻鳄和鸟类(不会飞恐龙的现存近亲)的解剖结构时,发现这些动物的这部分结构中往往充满了脂肪和血管。就像空调设备上的热交换器一样,这种结构可以让血液从环境中辐射或吸收热量。

  为了验证他们的理论,研究人员使用热成像相机观察了佛罗里达州圣奥古斯丁鳄鱼农场动物园的现代鳄鱼的头部。拍摄的视频显示,在一天的不同时间点,相比鳄鱼头部的其它部位,包含颞颥孔的头骨区域更温暖或更凉爽,这取决于鳄鱼需要散热还是收集热量。

  “大型动物面临的主要生理挑战之一是散热,” Holliday说。“如果大型兽脚亚目恐龙是温血动物……那么它们在某些情况下可能也面临散热的困难。”

  对于霸王龙这样的大型兽脚亚目恐龙来说,头部的大型降温结构对保持大脑的恒定温度非常有帮助,尤其是当它们太热的时候。

  “就像鸡蛋一样,你无法把煮熟的大脑复原,” Holtz说。

展示效果?

  2018年,在相关研究中,纽约理工大学的古生物学家Jason Bourke发现,一种名为甲龙的带甲恐龙可能拥有大而弯曲的鼻腔通道,里面充满了血管。当甲龙呼吸时,这些血管会帮助将多余的热量散发到环境中。Bourke说,这项新研究很令人信服,尤其是他的团队没有发现食肉兽脚亚目动物也拥有类似的扩张鼻腔通道的证据。

  “这项新研究表明兽脚亚目恐龙可能使用另一种方式调节大脑和眼睛的温度,”他说。

  Holliday希望新发现能引导其他人去验证冷却结构假说。不过,也有可能,头骨这一区域的血管集中也有助于支撑某些恐龙头部的展示结构。

  Holliday指出,在已灭绝的恐龙中,这种结构的比例甚至可能比现存动物更大。在像霸王龙这样的兽脚亚目动物中,这种富含血管的结构可能覆盖了头部顶部的一大片区域。Holliday还指出,一些角龙,比如三角恐龙和开角龙,其头骨顶部也有拥有类似结构的迹象。

  恐龙有可能利用这些血管网络来改变颜色,“即便是像鳞片会随着下方的血液流动而发红或变白那样简单,” Bourke说。
 
(译者:流浪狗)
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