有史以來最大和最兇猛的一些恐龍擁有一個解剖學上的秘密,助其走向成功。像許多現代鳥類一樣,霸王龍、迷惑龍和其他巨獸擁有複雜的氣囊網路,這些氣囊從它們的喉嚨和肺部生長出來,進入到骨骼中。由此產生的多孔性使它們更輕,在保持骨骼強度的同時節省了能量。氣囊也讓恐龍能夠更有效地呼吸,甚至可能有助於降溫。但研究人員一直不確定這種寶貴的適應性最初是在動物王國中何時以及如何出現的。
古生物學家在被稱為翼龍的飛行爬行動物、獸腳亞目恐龍(如異特龍)和長頸恐龍(包括樑龍)中發現了這些氣囊。即使軟組織早已消失,也可以從化石骨骼中的凹痕和腔洞中檢測到氣囊的存在。《科學報告》雜誌上的一項新研究表明,不同的譜系各自獨立地發展出這些系統,而不是在 2.35 億多年前恐龍和翼龍的最後共同祖先中進化出氣囊系統。
這項新研究的主要作者、巴西坎皮納斯大學的古生物學家蒂託·奧雷利亞諾說:“與我們哺乳動物相比,擁有氣囊的動物具有巨大的優勢。”他指出,恐龍的許多獨特特徵都是由這些系統實現的。
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為了探索氣囊的起源,研究人員轉向了三種祖先恐龍物種的骨骼。他們使用 CT 掃描並檢查骨骼外部,尋找可能容納氣囊的開口或凹槽。然後,他們將這些骨骼與已知缺乏這些結構的現代鱷魚和鹿等其他動物的骨骼進行了比較。
研究人員驚訝地發現,早期恐龍的骨骼與鱷魚和鹿的骨骼比與恐龍後代的骨骼更相似。奧雷利亞諾說:“在本次研究之前,我認為侵入性氣囊在不同的恐龍譜系中獨立進化三次的可能性不大”,但新的結果表明情況確實如此。
俄亥俄大學古生物學家帕特里克·奧康納說,這項工作證實了早期恐龍沒有這些廣泛的氣囊系統,他沒有參與這項新研究。他補充說,這並不意味著它們根本沒有氣囊,並指出一些現代鳥類,如鴨子,具有更簡單的結構。相反,這項研究最有可能表明,隨著爬行動物變得更大更多樣化,氣囊多次獨立地侵入骨骼。
奧雷利亞諾說:“新的化石顯示出越來越多的趨同進化案例”,這表明恐龍如此成功的部分原因是關鍵特徵的反覆發展。
