在爭奪世界霸主的重量級(jí)競爭者中，恐龍一開始只是一個(gè)小不點(diǎn)。它們是如何成為榮耀王者的?這個(gè)謎我們才剛剛開始解開。
卑微的祖先
大約2.5億年前的三疊紀(jì)早期，一種動(dòng)物沿著現(xiàn)在波蘭境內(nèi)的一個(gè)湖泊的邊緣奔跑，在泥土中留下了腳印。這是一種溫順的動(dòng)物，只有寵物貓那么大，四肢纖細(xì)，叫做原旋趾蜥。誰也想不到，它的后裔竟然是威名赫赫的恐龍。
當(dāng)原旋趾蜥在湖邊留下腳印的時(shí)候，地球剛剛經(jīng)歷了有史以來最嚴(yán)重的物種大滅絕事件之一——二疊紀(jì)大滅絕。由于西伯利亞火山大規(guī)模噴發(fā)，導(dǎo)致全球變暖，地球上95%以上的物種死亡。從這場災(zāi)難中，恐龍的祖先原旋趾蜥開始登場。在此后的2000萬年內(nèi)，它們進(jìn)化成三個(gè)主要的恐龍物種：食肉的獸腳類、食草的蜥腳類和有喙的鳥腳類，其代表分別是霸王龍、雷龍和三角龍。
但是，在原旋趾蜥進(jìn)化成龐然大物之前，在三疊紀(jì)的大部分時(shí)間里，大多數(shù)恐龍依然只有馬那般大，或者更小，它們并不出眾。與其一起生活在地球上的還有它們的近親——其他的爬行動(dòng)物，包括一個(gè)特別成功的物種，叫做擬鱷類，現(xiàn)代鱷魚的祖先。今天，鱷魚是個(gè)不太起眼的物種，種類不多，棲息地也有限。但在三疊紀(jì)，它們卻是“高門大戶”，不僅種類多，吃肉、吃素和雜食的都有，而且分布極廣。一種被稱為“勞氏鱷”的古代鱷魚，甚至是當(dāng)時(shí)陸上的頂級(jí)掠食者。它們從鼻子到尾巴有9米多長，牙齒像吃西餐時(shí)用的牛排刀一樣鋒利。與鱷魚顯赫的祖先相比，恐龍的祖先實(shí)屬卑微的“窮小子”。
奧秘不在外部特征
那么，恐龍是如何取代它們，后來者居上的呢?早在1970年代，一些古生物學(xué)家認(rèn)為，與它們的近親擬鱷類相比，早期的恐龍身體構(gòu)造更勝任快速奔跑(譬如它們可以直立起來用雙足奔跑)。能快速奔跑，意味著逃避敵害和捕食的能力更高。隨著時(shí)間的推移，這一優(yōu)勢越來越明顯，最后它們超過了鱷魚的祖先。
但是到了21世紀(jì)，隨著越來越多擬鱷類化石被發(fā)現(xiàn)，這種觀點(diǎn)受到質(zhì)疑。按前一種觀點(diǎn)，恐龍崛起是一個(gè)漸進(jìn)的過程，但現(xiàn)在卻發(fā)現(xiàn)，恐龍取代擬鱷類，僅僅發(fā)生在三疊紀(jì)末相對較短的時(shí)間內(nèi)，而在三疊紀(jì)的絕大部分時(shí)間里，擬鱷類一直牢牢占據(jù)著統(tǒng)治地位。此外，從外部的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)來看，擬鱷類的奔跑能力似乎不遜于恐龍祖先。
在舊觀點(diǎn)搖搖欲墜的同時(shí)，一個(gè)令人驚訝的新觀點(diǎn)得到越來越多的支持：也許恐龍崛起的奧秘不在于它們的腿或肌肉，相反，可能要?dú)w功于一系列從外部幾乎看不出來的解剖學(xué)特征。正是這些特征幫助它們度過了地球上迄今最極端的一個(gè)氣候變化時(shí)期。
三疊紀(jì)時(shí)期的地球
在三疊紀(jì)，幾乎所有陸地都連成一塊叫做盤古大陸的超級(jí)大陸。然后，在大約2億年前的三疊紀(jì)末期，地球上發(fā)生了一系列史詩般的事情：盤古大陸開始分裂;北美洲與歐洲分離，南美洲與非洲分離;隨著陸地大分裂，火山大規(guī)模爆發(fā)，持續(xù)了50多萬年之久。
與熔巖一起釋放出來的是大量二氧化碳和二氧化硫。這些氣體不斷地使海洋酸化，氣溫變暖，而飄在天上的火山灰則時(shí)不時(shí)將陽光遮擋住，導(dǎo)致氣溫驟然下降。這意味著那段時(shí)間，地球的氣溫就像過山車一樣，炎熱與冰凍交替。地球上至少有30%的物種因無法適應(yīng)而死亡。
這一時(shí)期的化石記錄表明，鱷魚的祖先受到了毀滅性打擊，但恐龍的祖先卻沒受到很大影響。
那么，恐龍的祖先有什么生存秘訣呢?美國路易斯安那州立大學(xué)的艾瑪·沙克納提出，奧秘可能藏在恐龍獨(dú)特的呼吸方式上。
更高效的肺
要理解這個(gè)想法，你需要知道一點(diǎn)肺的工作原理。肺是大多數(shù)陸生動(dòng)物氣體交換的場所。在哺乳動(dòng)物身上，肺就像一個(gè)風(fēng)箱，依靠呼吸肌的收縮和舒張，將空氣吸入或排出。肺的表面包著一層肺膜(在人體中叫胸膜)。一方面，肺膜折入肺中,與肺緊密結(jié)合，由于肺膜上分布著豐富的血管，因此也參與了對氧氣的吸收;另一方面，肺膜將肺與由肋骨圍成的胸腔隔開。肺在吸氣時(shí)膨脹，呼氣時(shí)收縮，這意味著肺膜也在來回移動(dòng)，與肋骨發(fā)生摩擦。這就要求肺膜不能太薄，否則容易破裂。
但在其他一些動(dòng)物，包括恐龍的直系后代鳥類身上，肺的工作方式有所不同。在鳥類的胸部，肺就像一塊致密的海綿，不會(huì)移動(dòng)。正因?yàn)槿绱?，它的肺膜可以非常薄而不破裂，這提高了氧氣從肺部輸入血液的效率。更重要的是，鳥類除了肺，還擁有幾個(gè)獨(dú)立的會(huì)膨脹和收縮的氣囊。這意味著氧氣在吸氣和呼氣時(shí)都能被吸入肺部，因此鳥類在每次呼吸中能得到更多的氧氣。簡而言之，鳥類的肺比我們的肺更高效。
沙克納認(rèn)為，三疊紀(jì)恐龍的肺與現(xiàn)代鳥類相似，這才是它們能問鼎霸主地位的秘訣。
擁有氣囊的好處
雖然鳥類是恐龍的直系后裔，但我們一般認(rèn)為，鳥類的氣囊系統(tǒng)是為了飛行的目的進(jìn)化而來的，而按沙克納的觀點(diǎn)，在地上爬行的恐龍已經(jīng)具備了氣囊系統(tǒng)。如何證實(shí)這一點(diǎn)呢?
雖然氣囊是肉質(zhì)的，不容易變成化石，但它們也可以留下明顯的跡象。以鳥類為例，氣囊經(jīng)常突出到脊椎骨中，在骨骼中形成凹陷，有時(shí)甚至是空洞——所謂的氣孔。我們在恐龍的骨頭上看到了這種情況嗎?
在過去的10年中，古生物學(xué)家從阿根廷卡里薩爾盆地的晚三疊紀(jì)巖石中發(fā)掘出了大量新恐龍化石。其中有一個(gè)物種被命名為Ingentia prima(意為“第一只巨獸”)。這是已知的塊頭超過大象的最古老恐龍。他們發(fā)現(xiàn)，它的骨架上確實(shí)布滿了孔洞，這表明氣囊在這種恐龍身上已經(jīng)廣泛分布。
有這樣一個(gè)呼吸系統(tǒng)，為它們提供了許多生存優(yōu)勢。首先，由于氣囊遍布全身，恐龍的祖先能夠高效地吸收氧氣，考慮到當(dāng)時(shí)的空氣污染和氧氣含量的下降，這一點(diǎn)很重要。其次，空氣在全身循環(huán)，可以幫助它們保持涼爽。這反過來又能支持快速的新陳代謝和快速生長。最后，氣囊在骨骼中產(chǎn)生的孔洞，可以減輕恐龍骨骼的重量。
所有這些因素加在一起，使恐龍不僅劫后余生，而且還可以朝著大型化的方向進(jìn)化。而恐龍的近親擬鱷類就沒有這么幸運(yùn)，它們的化石中沒發(fā)現(xiàn)有氣囊的痕跡。
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