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恐龍生命中最引人入勝和最具爭議的方面之一是我們看不到的部分。我指的是像霸王龍和三角龍這樣的動物的軟組織——肌肉、器官、神經和其他早已腐爛的柔軟部分。但是恐龍骨骼——恐龍骨架的奇妙之處在於,它們與我們非常好奇的許多缺失部分相互作用並支撐著它們。瞭解需要尋找什麼,就可以檢索到關於腐爛部分的線索。正如羅伯特·布羅克赫斯特、艾瑪·沙克納和威廉·塞勒斯在一項新研究中所指出的那樣,正是這種解剖學輪廓可以告訴我們更多關於非鳥類恐龍肺部的知識。
然而,在談論古代骨骼之前,最好從現在開始。鳥類是活著的恐龍,我們知道它們擁有非常複雜的呼吸系統,包括氣囊系統以及肺和氣管。這些解剖學上的“氣球”經常侵入和壓陷骨骼,正是這種身體系統之間的協調,使古生物學家能夠識別蜥臀目恐龍(即包括像迅猛龍這樣的獸腳類恐龍和像迷惑龍這樣的蜥腳類恐龍的科)中的氣囊系統。但是肺本身呢?非鳥類恐龍的肺部與現代鳥類的肺部相似嗎?還是鳥類的肺部有更近的進化起源?
在這裡,現在再次是瞭解過去的鑰匙。研究人員研究了鳥類和鱷魚的肺部和周圍的骨骼解剖結構,著眼於軟組織和骨組織如何相互影響,並將此資料集與非鳥類恐龍和原始恐龍西里龍的骨骼細節進行了比較。換句話說,如果鳥類和鱷魚的椎骨解剖結構與鳥類和鱷魚的肺部解剖結構相關,那麼這種解剖學聯絡應該允許重建已滅絕的恐龍的肺部解剖結構。
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正如人們可能預料的那樣,考慮到它們不同的生活方式和超過2.35億年的獨立進化軌跡,鳥類和鱷魚的肺部解剖結構差異很大。這是一個有用的發現,因為這樣就可以將非鳥類恐龍歸類為肺部解剖結構更像鱷魚還是更像鳥類。研究人員發現,研究中的所有非鳥類恐龍以及西里龍都擁有在胸腔形成“溝壑”狀頂棚的椎骨,這與頂部表面不能移動的更像鳥類的肺有關。所有恐龍的肺都比鱷魚的肺更像鳥類的肺。
這並不意味著所有恐龍都只是大鳥。(非常不像鳥類的恐龍,如三角龍,以及與鳥類起源密切相關的恐龍也參與了這項研究。)相反,正如解剖學家指出的那樣,結果表明恐龍的祖先狀況是“背側不能移動的肺,強烈地劃分為氣體交換和通氣區域”。從基本結構進行修改——可能在鳥臀目恐龍中保持保守,而在蜥臀目恐龍中用氣囊系統高度修改——導致了古生物學家現在正在評估和研究的呼吸多樣性。
這可能與恐龍本身的起源有關。布羅克赫斯特及其同事寫道,擁有更像鳥類的肺的生理後果可能使非鳥類恐龍比其他脊椎動物更有效地從空氣中吸收氧氣,這在有時大氣氧含量下降時是一個優勢。恐龍的肺部解剖結構可能給了它們顯著的生存優勢,並且可能成為“可怕的蜥蜴”在侏羅紀和白堊紀統治世界的關鍵。
