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研究发现恐龙的鼻道结构蜿蜒曲折 能够很好平衡其头部体温

收藏 打印 发给朋友 来源: 化石网 网站编辑:化石猎人
热度25票 浏览24次 时间:2019年1月03日 13:16
研究发现恐龙的鼻道结构蜿蜒曲折 能够很好平衡其头部体温(图片WITMER lab / Ohio University,Lawrence Witmer)

研究发现恐龙的鼻道结构蜿蜒曲折 能够很好平衡其头部体温(图片WITMER lab / Ohio University,Lawrence Witmer)

研究发现恐龙的鼻道结构蜿蜒曲折 能够很好平衡其头部体温(图片WITMER lab / Ohio University,Lawrence Witmer)

(化石网报道)据界面新闻(翻译:尉艳华):研究人员发现,恐龙的鼻道结构蜿蜒曲折,辗转千回,能够很好地平衡其头部体温。

大约7500万年前,在如今加拿大的阿尔伯塔省,一只优头甲龙呼出了自己的最后一口气。这次呼气就像之前所有的呼吸一样,转瞬即逝,无影无踪。但是,在几千万年之后,科学家研究了恐龙头部的呼气通道,发现这条通道蜿蜒曲折、辗转千回。

甲龙体型庞大,犹如坦克一般,全身布满了骨板。优头甲龙是甲龙的一种,它们的头骨、背部,甚至有时候连眼睑都会全副武装。头骨内的鼻道中甚至也布满了骨头,以保护这些脆弱的组织结构。

在一个多世纪以前,古生物学家第一次注意到,这些通道中包含着异常复杂的腔室和管道。他们认为,这些是从一个简单的中心管道中所延伸出来的窦道——只不过比人体鼻子中的结构更为复杂而已。但是,2008年,俄亥俄大学的劳伦斯·威特默(Lawrence Witmer)和赖安·里奇利(Ryan Ridgely)通过医学CT扫描仪,研究了数个优头甲龙的头骨,这才发现了这些通道的真正样子。

扫描结果显示,恐龙的鼻道结构不同寻常——它们并不是从一个主要通道所延伸出来的窦道,而是一整条通道,其中充斥着许多拐弯和曲折,就像过山车的轨道以及弯曲的吸管一样。这些通道比其他脊骨动物的通道更为复杂,在长度上也更胜一筹。优头甲龙的头骨“长度相当于从你的手腕到胳膊肘的长度,但是,如果将它的鼻道伸展开来,那么这一长度能从你的肩膀到你的手指尖”,威特默说道,“我记得我站在古生物会议上,举起我的手,说道,‘我不敢相信,但这就是我们得到的结果。’”

威特默和赖安·里奇利认为,对于甲龙来说,这些蜿蜒的通道就像是复杂的空调一样。这些动物有着像轿车一样庞大的体型,它们的身体在中生代太阳的照射下,储存了大量的热量。“滚烫的血液会从其身体的核心一直传送到头部,”威特默说道,“虽然这些恐龙的大脑非常小,但仍然是大脑。”大脑对温度的上升十分敏感,这就是为什么我们在中暑的时候,会首先出现昏迷和晕厥的迹象。所以,甲龙和其他大型恐龙是如何保护自己的头部不被蒸熟呢?

威特默认为,这都是鼻子的功劳。血液会通过血管,从全身汇集到头部,而血管的旁边则是长长的鼻道。恐龙每次吸气的时候,冷空气都会在蜿蜒曲折的通道中前行,吸收旁边血液的热量,使得血液在到达大脑之前便能够冷却下来。

威特默的同事杰森·伯克(Jason Bourke)和鲁格(Ruger Porter)对这一观点进行了测试。他们利用医学扫描仪,创建了两种甲龙头骨的电子影像——优头甲龙和胄甲龙。然后,他们利用了如今常用于航天工程的技术,模拟出了空气穿过恐龙鼻子的路径。

模拟结果显示,恐龙在吸气的时候,其鼻腔通道内的空气会升高36华氏度(约为2.2摄氏度),从室温上升到体表温度,从而使得临近的血液降温。当恐龙呼气的时候,空气同样会穿过这条弯曲的通道,将大部分的热量返还给身体(我们人类的鼻子也有着相同的工作原理,这就是为什么嘴巴呼出的空气的温度会高于鼻子呼出来的温度)。

团队成员还利用头骨图像进行了试验。在其中一个实验中,他们为甲龙制作了一个短小且简单的通道,就像人类的鼻道一样。在另一个实验当中,他们将甲龙的鼻道拉直,也就是说,鼻道的长度仍然一样,但却没了那么多蜿蜒曲折。在这两种情况下,鼻道的降温效果都没有那么好。鼻道吸气所吸收的热量会大大降低,通道的末尾也同样如此——由于太过靠后,因此来不及使得临近的血液降温。所以说,正是通道的长度及其弯曲度使得鼻道成为了有效的空调系统。

“恐龙生物学的研究进行得非常困难。而这一实验是对恐龙生物学一次有趣的深入探索——恐龙的呼吸是如何在头骨之内进行的,”多伦多皇家安大略博物馆的甲龙研究专家维多利亚·阿卜(Victoria Arbour)说道,“这就能解释为什么许多甲龙生活在潮湿或者热带环境中了。我们会很清楚地看到这种它们是如何适应环境的。”

圭尔夫大学马修·维卡尤斯(Matthew Vickaryous)提到,在该团队所研究的这两种生物中,优头甲龙的体积更为庞大,鼻道也更为复杂。这两件事情之间有关联吗?体积较大的物种所积蓄的热量更多,所以它们就需要更为弯曲的鼻子吗?体积最大的甲龙是与之同名的一种恐龙,名字也叫甲龙(Ankylosaurus)。这种甲龙身长八米。那么,它的鼻子内部结构是怎样的呢?如今,我们可能可以回答这些问题了,因为“我们拥有越来越多甲龙的CT数据了”,维多利亚说道。

芝加哥大学的宫下(Tetsuto Miyashita)对此表示同意。他认为,威特默团队“开启了古生物研究的新类型”,他们将物理与生物结合了起来。“下一步会是什么?”宫下问道,“还没有人去研究恐龙鼻道模型中的回音效果,看看这些鼻道是否会像喇叭一样。我希望他们能够试一试。”(来源:大西洋月刊 原标题:These Dinosaurs' Noses Made BreathingComplicated for a Very Good Reason)
TAG: 恐龙
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