自由科學家兼藝術家,以及將於 11 月出版的《大眾科學恐龍書》的編輯格雷戈裡·S·保羅提供了以下解釋:
圖片:《大眾科學恐龍書》 霸王龍是一種巨大的食肉動物,但食肉哺乳動物從未達到如此大的體型。 |
巨型體型適用於體重超過 1 噸的動物。今天的陸地巨人包括大象(體重達 5 到 10 噸)、犀牛、河馬和長頸鹿。然而,這些生物僅佔中生代和新生代(我們仍處於新生代)存在的陸地巨人的一小部分。事實上,自侏羅紀早期(超過 2 億年前)以來,巨型體型一直是陸地動物的常見特徵。最早真正的陸地巨人是小頭、長頸的蜥腳類恐龍,它們出現在那個時期的早期。很快,一些食肉恐龍的體重超過了 1 噸。到侏羅紀末期,許多蜥腳類恐龍的體重達到 10 到 20 噸,一些重達 50 噸,少數可能超過 100 噸和 150 英尺長,與現代最大的鯨魚相媲美。一些獸腳類恐龍接近 5 噸,而尾巴帶刺的劍龍,重達 2 到 3 噸,也是巨人。在白堊紀時期,劍龍消失了,但蜥腳類恐龍繼續繁榮,成為 10 到 100 噸的龐然大物。在那段時間裡,許多植食性鳥臀目恐龍——錘尾甲龍、角龍類以及鴨嘴龍類禽龍和鴨龍——的體重也達到了 2 到 8 噸,一些獸腳類恐龍也是如此,包括霸王龍。恐龍在 6500 萬年前滅絕,鳥類除外,許多科學家認為鳥類是活著的恐龍。
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關於哺乳動物的巨型體型,在新生代中期之前,一些草食動物的體重超過了 1 噸。數百萬年後,巨型猛獁象和被稱為巨犀的犀牛達到了 10-20 噸。沒有真正的食肉陸地哺乳動物的體重超過 1 噸。
動物為什麼會變得巨大?有些原因很簡單。動物越大,就越能免受捕食者的侵害,也越能更好地捕殺獵物。羚羊很容易成為獅子、鬣狗和獵狗的獵物,但成年大象和犀牛幾乎免疫——它們的幼崽也受益於它們巨大父母的保護。對於草食動物來說,變得巨大意味著更高,因此能夠獲得更高的樹葉。長頸鹿和大象可以夠到 18 英尺以上的高度,而大象可以利用它們巨大的身軀推倒更高的樹木。
其他變得巨大的原因不太明顯,但也很重要。運動成本隨著體型的增加而降低,因此一頭五噸重的大象行走一英里的成本遠低於一群五噸重的瞪羚移動相同的距離。代謝率也隨著體型的增加而降低。因此,鼩鼱每天必須瘋狂地吃掉超過自身體重的食物。另一方面,大象只需要攝入自身體重 5% 的食物。而且,大型草食動物擁有較長的消化系統,使它們能夠處理和消化更堅韌的植物,而小型草食動物只能靠更高質量的食物生存。此外,隨著體型的增加,巨大的身軀充當了一種質量絕緣層。因此,大型動物受極端溫度的影響較小。
但體型巨大也有缺點。由於大型動物吃得更多,因此它們的數量不可能很多。在人類捕獵之前,非洲的大象和犀牛數量在數百萬只的低位。相比之下,齧齒動物的數量數不勝數。巨人也無法做很多較小生物可以做的事情,例如鑽入地下、爬樹或飛行。
在陸地上,只有恐龍和哺乳動物變得巨大;爬行動物從未做到這一點(最大的陸龜和蜥蜴也只有一噸重)。原因之一可能是生長速度。陸地爬行動物無法快速生長。鱷魚需要很多年才能長到 100 磅,而鴕鳥在不到一年的時間內就能做到。這可能與代謝率有關。只有那些代謝率高的動物才能快速生長,因此只有它們才能在合理的時間內生長得足夠快以變得巨大。大象在短短三十年內就能達到 10 噸。爬行動物要做到這一點需要一個多世紀。然而,動物幾乎總是會在 50 到 60 歲左右死亡,原因是捕食者、疾病或意外。恐龍骨骼顯示,它們的骨骼形成速度很快,就像鳥類和哺乳動物的骨骼一樣,而不是像爬行動物那樣緩慢。因此,恐龍變得巨大可能是因為它們可以生長得足夠快以做到這一點。蜥腳類恐龍的骨骼表明,它們在成熟後生長速度急劇減慢。但較大的個體在死亡時可能仍在增加體重,就像公象通常一生都在持續生長一樣。
為什麼蜥腳類恐龍是唯一體重超過 20 噸的陸地動物?哺乳動物進行胎生並哺乳幼崽。大象每隔幾年才能產下一頭大型幼崽,然後它們必須花費數年時間哺乳和撫養幼崽,直到幼崽能夠獨立生存。需要大量成年大象來撫養幼崽。在一定數量的食物生產支援如此多的成年動物的情況下,這限制了成年動物的體型。另一方面,蜥腳類恐龍每年產下數十枚卵,幼年恐龍可以獨立生存。少量成年恐龍可以產下足夠的卵來維持龐大的人口。因此,成年蜥腳類恐龍可能比繁殖速度緩慢的哺乳動物大得多。
人們普遍認為,巨人居住在海洋中比居住在陸地上更合乎邏輯,因為在海洋中它們會被水浮起,而在陸地上,重力是一種必須不斷抵抗的力量。然而,蜥腳類恐龍是地球歷史上最成功的巨人,它們生存了 1.5 億年——100 噸重的蜥腳類恐龍本身就持續了 8000 萬年。相比之下,巨型鯨魚在海洋中游弋只有 4000 萬年,而且只有藍鯨達到了 100 噸。