近日，電影《侏羅紀(jì)世界2》在內(nèi)地上映，劇中碼頭邊被火山灰和巖漿吞沒的腕龍賺足了觀眾的眼淚，也讓人記住了這個悲傷無助的“大個子”。
腕龍屬于蜥腳類恐龍，這類恐龍都是植食性恐龍，也是地球歷史上最大的陸生動物。在蜥腳類恐龍中像腕龍這樣體型龐大的還有很多，目前已知最大的身長可達54米。雖然目前的研究還不能確定到底是什么因素使得蜥腳類恐龍如此巨大，但研究人員從外部環(huán)境與恐龍自身特征等角度對比得出了多種解釋。
解釋一：順應(yīng)進化規(guī)律，長得大有生存優(yōu)勢
一個多世紀(jì)前，美國古生物學(xué)家愛德華·德林克·柯普通過觀察化石記錄的信息發(fā)現(xiàn)，動物的軀體隨著進化發(fā)展而不斷增大，剛開始時個體一般較小，隨著時間推移，后代會變得越來越大。生物學(xué)家把生物的這種體型趨于增大的進化趨勢稱為“柯普法則”。比如，馬是從和狗一般大小的動物持續(xù)進化而來的。
“依據(jù)‘柯普法則’，很多動物的體型都有變大的趨勢，這是生存的需要，體型越大，自衛(wèi)能力越強，越不容易成為被捕食的對象。”中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員徐星告訴科技日報記者。也就是說，可能是生存競爭使得蜥腳類恐龍長成了“巨無霸”，這樣它在攻擊、逃避、覓食、確立勢力范圍、爭奪雌性等時，都處于有利地位，同時也不用擔(dān)心自己受到食肉動物的攻擊。與此同時，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員汪筱林表示，蜥腳類恐龍主要生活在侏羅紀(jì)，那個時期的植物主要是裸子植物，比如銀杏、松柏類等，這些樹木高大，為了要吃到這些枝葉，恐龍也會逐漸進化出龐大的體型。
但是，也有人疑惑為什么現(xiàn)在的動物沒有長到像蜥腳類恐龍那么大呢？
解釋二：省去咀嚼時間，吃得多才能長得大
有觀點認(rèn)為，現(xiàn)在的哺乳動物之所以沒有像蜥腳類恐龍一樣龐大的“身板”，是因為它們長到一定程度之后就不長了。這與它們每天有限的進食量有關(guān)。比如，雖然大象每天用于進食的時間多達18個小時，但是它在進食時要花費大量的時間進行咀嚼，這就決定了它每天的進食量是有限的，事實上大象每天吃掉的食物約為200千克。
然而，蜥腳類恐龍每天卻能吃掉1噸食物。“一般認(rèn)為蜥腳類恐龍在進食時不需要進行咀嚼，它們用牙齒咬下樹葉和樹枝，然后將食物直接吞下，這樣就省去了大量用于咀嚼的時間，因而可以在一定時間內(nèi)吞下更多的食物。同時，它的腸道容積也很大，并且依靠一個龐大的菌群消化，整個腸道就像發(fā)酵池，這樣的特點使得它每天的進食量遠遠超過現(xiàn)在的哺乳動物。”徐星說。所以，它的體型也就長得特別大。
此外，在恐龍生活的時期，高濃度的二氧化碳與較高的氣溫使得當(dāng)時的地球植物茂盛，這也為蜥腳類恐龍?zhí)峁┝顺渥愕氖澄锕?yīng)。
解釋三：呼吸系統(tǒng)像鳥，氧氣足夠身軀所需
動物的生存、生長不僅需要食物，也需要氧氣。體型越大，其需氧量也就越多。因此，蜥腳類恐龍如此龐大的身軀沒有一個好的呼吸供氧系統(tǒng)是肯定不行的。
在徐星看來，蜥腳類恐龍獨特的呼吸系統(tǒng)是維持其龐大體型的一個重要因素。“從呼吸的效率上講，現(xiàn)在的鳥類是呼吸效率最高的類群之一。蜥腳類恐龍擁有與鳥類一樣的肺部結(jié)構(gòu)，呼吸效率遠高于哺乳動物。當(dāng)它們吸氣時，肺部和氣囊中充滿空氣；當(dāng)它們呼氣時，氣囊里的新鮮空氣涌出取代肺部的空氣，這意味著肺部始終擁有新鮮空氣。鳥類每呼吸一次獲得的氧氣量是哺乳動物的2.5倍。”
與此同時，與鳥類十分相似的呼吸系統(tǒng)，對支撐蜥腳類恐龍龐大的身軀多有助益。氣囊位于脊椎附近，有利于減輕恐龍四肢所承擔(dān)的重量，有研究發(fā)現(xiàn)蜥腳類恐龍的脊椎骨上布滿了氣囊形成的空腔。
解釋四：新陳代謝旺盛，幼年增長速度驚人
有些研究發(fā)現(xiàn)，蜥腳類恐龍體型龐大也可能與其生長速度有關(guān)。“在某個特定時期，恐龍的生長速度特別快，每年增加的體重很多，而且也有證據(jù)顯示，其高速生長期較長，新陳代謝旺盛。”徐星說。
他表示，研究發(fā)現(xiàn)恐龍有一些比較特殊的生理現(xiàn)象。幼年恐龍新陳代謝效率與成年恐龍差別非常大，差距遠大于其他動物雖然幼年哺乳動物與成年哺乳動物在新陳代謝上也有些差別，但不會太大。而幼年恐龍新陳代謝率卻明顯高于成年恐龍，也從側(cè)面反映了恐龍在幼年時生長速度極快。
為了解恐龍增長速度，古生物學(xué)家利用顯微鏡對恐龍骨骼的切片進行了研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)恐龍的骨骼上都有類似樹木年輪的生長線。根據(jù)這些生長線，古生物學(xué)家們能夠推測恐龍的年齡，用結(jié)合體重數(shù)據(jù)，就能推測恐龍的生長速率。德國波恩大學(xué)古生物學(xué)家馬丁·桑德的研究團隊在系統(tǒng)研究蜥腳類恐龍后，認(rèn)為它們的新陳代謝很快，使它們可以相對快速地獲得龐大體型。他說：“其它類型的恐龍都沒有蜥腳類恐龍這么高的增長速度。”
他們對一種名為馬門溪龍的亞洲蜥腳類恐龍的研究結(jié)果表明，馬門溪龍體重一年最多可以增加2噸，而非洲象的體重一年不過增加200千克。
解釋五：產(chǎn)卵繁殖后代，“能生”很重要
20世紀(jì)90年代，美國布朗大學(xué)古生物學(xué)家克里斯丁·賈尼斯研究發(fā)現(xiàn)，蜥腳類恐龍身軀龐大的一個重要因素是其獨特的繁殖方式。和其他恐龍一樣，蜥腳類恐龍也是卵生。賈尼斯說：“大型恐龍可以同時擁有許多蛋和幼崽。雖然恐龍體型在不斷增長，可幼崽的數(shù)量并沒有減少。”
一般來說，哺乳動物的體型越大，其后代的數(shù)量就越少，繁殖間隔期也越長。這樣一旦生存環(huán)境變得惡劣，就容易導(dǎo)致種族滅絕。如今，地球上最大的陸生動物非洲象每4年會產(chǎn)下一頭幼崽，而在相同的時間里，恐龍則能夠產(chǎn)下數(shù)百個蛋。在蜥腳類恐龍面臨危機時，這種繁殖方式能夠使它們的數(shù)量快速反彈。
支持賈尼斯這一論斷的證據(jù)來自于對恐龍蛋化石的研究。蜥腳類恐龍留下了令人吃驚的恐龍蛋和窩的詳細記錄，有時里面還有保存完好的胚胎。
以上這些解釋可能都對，也可能有些因素并不重要。或許蜥腳類恐龍如此巨大并不是單一因素決定的，而是在內(nèi)外因素的共同作用下，它們才擁有了無與倫比的龐大身軀。（陸成寬）
