鸡是恐龙的后代吗?(鸡是恐龙的后代吗调查报告)

出品:科普中国

制作:秦子川恐龙团队(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)

监制:计算机网络信息中心

提到恐龙，对大多数人来说，首先想到的是形容词“巨大”。

没错，恐龙中确实出现了最大的陆生食草动物巴塔戈泰坦龙和最重的陆生食肉动物霸王龙。虽然也有小恐龙，比如在树林里攀爬为生的胡，还有尝试四翼飞翔的顾小盗龙。但总的来说，恐龙时代可以说是巨人时代。

△(图片来源:http://www.gxmuou.com/jiankang/19218.html)

恐龙为什么能长这么大？

环境中的含氧量并不能决定恐龙的大小。

相信很多读者都会在第一时间想到一个“科学”的说法，那就是中生代(三叠纪、侏罗纪、白垩纪)的含氧量比较高，所以有些恐龙才有如此巨大的身躯。这种说法在国内外网络媒体上屡见不鲜，被很多人认为是学术前沿研究成果或者公认的“常识”。

那么，真的是这样吗？

这个说法差！

这种说法的出处无法考证，但可能确实参考了其他动物的相关研究成果。比如甲壳类动物(如螃蟹)的大小，就与水中的溶解氧含量有关。同样，研究泥盆纪和石炭纪古生物的学者也确实提出，当时陆地上出现大型昆虫可能与含氧量增加有关。

△石炭纪的时候，昆虫和其他节肢动物都很大。由于节肢动物独特的呼吸和代谢系统，高氧含量导致其体型较大。

(图片来源:https://t . CJ . Sina . com . cn/articles/view/6424860453/17e 39725001004 dej)

事实上，节肢动物包括昆虫在生理结构上与脊椎动物包括恐龙和人类完全不同。昆虫的呼吸方式，发生在体表，相对被动，是通过遍布全身的气管与外界进行气体交换。脊椎动物的呼吸器官，包括恐龙和人类——肺，埋藏在胸腔深处，不接触空气体，主要受相对活跃的肺呼吸调节。空空气中较高的氧气含量确实可以增加这种以昆虫为代表的呼吸方式的效率。但对于脊椎动物这种相对活跃的呼吸系统来说，影响不是很明显。

举个容易理解的例子，如果脊椎动物在含氧量高的地方大，在含氧量低的地方小，为什么西藏的哺乳动物，比如牦牛、藏獒，不会比它们的近亲小？在呼吸方面，脊椎动物非常活跃和聪明。含氧量低也没关系。有很多方法可以解决，比如扩大鼻腔，增加红细胞浓度。

回到恐龙和恐龙时代，这种高含氧量解释大型恐龙是很牵强的。

首先，关于中生代空气体中的氧含量是高于还是低于今天，学术界还存在很大争议。基于不同的研究方法，不同的科研机构模拟了中生代的古氧环境，有的高于现在，有的低于现在。这个结果很正常。中生代(三叠纪至白垩纪)历时近2亿年，空气体中的氧含量也有多次起伏变化的可能。也就是说，中生代的氧含量有时可能比现在高，但有时又比现在低。一概而论不可取。氧气含量比现在高就不能说有大恐龙了。说明大型恐龙和含氧量高有关，所以不能说明含氧量低的时候也有大型恐龙。

既然如此，我们还是回到讨论恐龙的本质吧。有没有确凿的证据证明恐龙的体型是由含氧量决定的？或者说，有人发现这种关系了吗？含氧量越高，恐龙越大？

高效的呼吸系统可能是恐龙体型庞大的原因之一。

我们知道，恐龙并没有灭绝，今天的鸟类都是恐龙的后代。我们经常吃的家鸡属于兽脚亚目恐龙的一类。如果含氧量高，恐龙等脊椎动物就会大，那我们为什么不在高氧环境下养鸡呢？

△要知道，鸡也是恐龙(图片来源:https://www.zhifure.com/snzfj/71967.html)

实际上，就脊椎动物而言，呼吸系统在利用空空气中的氧气方面非常活跃。其中，尤其是活鸟。与其他脊椎动物相比，鸟类有一种独特的呼吸系统，称为“双呼吸系统”。

鸟类全身的气囊吸收和呼出空气体，让空气体在肺部来回通过两次。这个呼吸系统比哺乳动物(比如人类)更有效率。而且这种呼吸模式可以根据环境的变化相对主动地调整呼吸效率，更好地利用环境中的氧气。我们举个简单的例子。高原上的鹰可以在氧气很稀薄的地方高空飞行，在高海拔的山上筑巢。说明他们的呼吸效率很高。这样，缺氧的环境不会影响它们的大小。

△恐龙和鸟类具有相同的双重呼吸系统(图片来源:https://www . gizmodo . jp/2017/02/birds-change-how-to-use-gene . html)

而这种“神一样的呼吸系统”在恐龙身上也存在。古生物学研究发现，这种呼吸系统是鸟类的祖先——恐龙留下的“珍贵遗产”之一。科学家不仅在鸟类的近亲兽脚亚目恐龙的骨骼上发现了气腔的痕迹(这些气腔就是气囊所在的位置)，而且在关系稍微近一点的蜥脚类恐龙身上也发现了这种结构。

蜥脚类恐龙是最大的恐龙种类。简单来说，蜥脚类动物其实有一个非常高效的呼吸系统，对空气体中氧气的利用率非常高，类似于鸟类。所以空气体中平均氧含量的波动对这类恐龙的日常生活应该影响不大，不会出现氧气高时恐龙体型变大，氧气低时变小的情况。

除了氧含量，还有很多其他的理论，比如植物的碳氮比，环境温度会影响恐龙的大小。其实答案和含氧量是一样的。这些与恐龙成长密切相关的环境因素，是恐龙生活中必不可少的一部分，但都是决定恐龙体型大小的原因。那就是:

1.不同恐龙类群的都市圈不能用同一个或一组环境因素来解释。

2.还有一些恐龙群体(比如蜥脚类)，它们甚至突破了体型庞大的“天花板”。那是因为他们自身的特殊原因。

所以真正大规模的原因还是要从恐龙本身找。

恐龙是如何突破体重限制成长为巨人的？

到现在，有些恐龙能长这么大，最重要的原因就是“很长”。这听起来是一句毫无意义的话，但其实是对问题本身的回答。不是所有的生物都不停的喂它，所以它可以一直生长。

那么，什么是大尺度天花板呢？

事实上，所有的动物都不会无限生长。对于每一种动物来说，都有一个或多个条件来限制其体型的增长。以我们熟悉的大象为例:大象属于长鼻子类，长鼻子类的成员其实很早就进化成了相当于现在非洲象的体型，成为陆地上最大的动物。然而，从那以后，虽然各种各样的长鼻龙有起有落，但它们的大小却没有更进一步。也就是说，有一个隐藏的“天花板”限制着他们的成长。

构成“天花板”的因素很多，比较重要的有咀嚼、运动、食物来源、饲养方式等。以咀嚼为例。咀嚼简单的说就是吃。咀嚼需要时间，消耗能量。每个动物的一天都是一样长的(24小时)。假设动物A的进食模式是每天最多吃八个小时，每天增重1kg，一年增重365kg，乘以寿命，得出的值就是这个动物体重的上限。所以，如果不提高咀嚼效率，这些动物就很难摄入更多的能量和物质，也不会变大。

另一个“天花板”因素是哺乳动物的胎生系统。这个系统的运行消耗了母亲的能量。一般来说，动物越大，它的胎儿也会越大，胎儿在母体中的怀胎时间也会越长，所以整个繁殖过程会更长，影响种群恢复。这样的悲剧在今天的非洲大型哺乳动物中非常普遍，比如非洲象和白犀牛。一旦种群数量减少，过长的繁殖周期会导致它们迅速灭绝。

回到恐龙身上，我们会发现，恐龙的体型之巨不是没有道理，而是它们一个个打破了体型之大的“天花板”。

鸭嘴龙是一种大型的鸟顶食草恐龙。它们也是仅次于蜥脚类恐龙的第二大食草恐龙类群。其实它们并没有突破咀嚼的“天花板”，只是进化出了一种远比目前哺乳动物牙齿更高效的咀嚼方式或结构(齿齿电池)。所以是鸭嘴兽抬高了这个“天花板”，所以它的体重可以达到几十吨，比新一代陆地上最大的动物大象和犀牛都要大得多。

△鸭嘴兽的牙板，图片来源:https://www . agefotostock . com/age/en/stock-images/rights-managed/MeV-10850724)

而最大的恐龙——蜥脚类恐龙，可以说已经突破了咀嚼的极限。因为他们吃饭的时候不咀嚼。

德国波恩大学的研究团队提出了蜥脚类动物的生理模型。形象地说，蜥脚类恐龙就是一个活的树叶吸尘器加上一个会走路的沼气池。蜥脚类动物没有发达的咀嚼系统，甚至没有胃研磨(胃石加蠕动)系统。它们甚至可以将食物从消化道末端堆积到颈部。被吃掉的植物在高温和消化酶的作用下分解，可能是微生物，产生能量，维持系统运转。蜥脚类动物本身就很懒，身体的沉重部分不用动太多。只要把他们的身体移到一片森林里，剩下的就可以活动脖子了。吃完了再换一个。

△蜥脚类动物的长脖子是它们高效进食的重要“武器”。图片维基百科

蜥脚类动物以低能耗高速获取能量，而且消耗较少。同时，它们还具有类似鸟类的双重呼吸系统，能够有效维持大量的氧气供应，使食物得到很好的消化吸收，维持高代谢。

△德国科学家提出的蜥脚类恐龙鳞片生理模型。翻译自桑德等人，2013年

综上所述，蜥脚类动物是脊椎动物进化史上的一个不同物种，其自身一系列有利于大型化的结构和生理特征，使得这个群体规模庞大。

最后总结一下。目前普遍认为，不同类群的恐龙体型进化的原因不同。与无脊椎动物不同，脊椎动物的体形进化方式非常活跃。在不同的环境条件下，有适应这种环境并进化到大体型的动物群体。

很多人认为，自从人类出现以后，动物的体型似乎就比较小了。动物界有像恐龙那么大的动物吗？其实是存在的。人类已知的最重的脊椎动物，也就是蓝鲸，就生活在这个时代。

△一头成年蓝鲸，图片来源:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8% 93% 9D % E9 % B2 % B8 #/media/file:blue _ whale _ 001 _ body _ bw.jpg。

参考资料:

1徐星和赵琪。巨型恐龙的研究进展。科学通报61，695-700 (2016)。

蜥脚类恐龙的适应性辐射:骨骼组织学表明巨大体型通过加速快速进化。Org Divers Ev ol 4，165-173，Doi:Doi 10.1016/J . ode . 2003 . 12 . 002(2004年)。

3胡梅尔，J. & amp《蜥脚类恐龙的生物学-理解巨人的升降》(克莱因、k .雷梅斯、C. T .吉和amp(印第安纳大学出版社，2011年)。

蜥脚类恐龙巨人症的进化级联模型——综述、更新和测试。Plos One 8，e78573，doi:10.1371/journal . pone . 0078573(2013)。

《蜥脚类恐龙的生物学:巨人症的进化》。生物学评论9999 (2010)。