《为什么一些恐龙如此庞大？》（2019-06-21 徐星，赵祺）報道：
体型大小是动物体的一个核心生物指标，对动物的运动、取食、繁殖和生理等诸多方面都有重要影响，同时这一指标对个体发育、性双型以及自然选择和性选择等方面的研究也至关重要。体型的演化，无论是大型化还是小型化都具有非常重要的演化意义。
在恐龙的演化过程中，小型化相对少见却十分关键，因为这一过程与许多重要类群的起源有关，比如兽脚类恐龙的小型化开启了鸟类的起源进程。恐龙体型的大型化相对普遍。因此著名古生物学家柯普提出了柯普法则(Cope’s rule)，他认为生物倾向于在演化历史中体型变大，驱动力是大体型的选择优势。然而，不同学者对柯普法则有不同看法，一些研究结果也表明柯普法则并不普遍适用于所有类群。但通过对不同时期、不同种类恐龙的体型大小数据分析，证明恐龙内部许多演化支系都出现了大型化现象，所以恐龙学者一般认为柯普法则普遍适用于恐龙类。
体型巨大的蜥脚类恐龙，是代表性的巨型化的恐龙类群
尽管有关恐龙巨型化的研究论文数量众多，但我们对恐龙巨型化的原因依然了解甚少，恐龙巨型化成为了一个难解的演化生物学问题。Science 杂志在创刊125周年之际选出了125个最具挑战性的科学前沿问题，其中“一些恐龙为什么如此庞大”就位列其中。
那么，是什么因素导致了各类恐龙的巨型化呢？
这个问题最直接的研究方法就是分析研究对象的生长策略。相关研究显示，恐龙巨型化一般有3种生长策略: 加速生长速率、延迟成熟年龄，或者二者结合。例如，美国弗罗里达州立大学古生物学家Erickson对暴龙类的生长模式的研究就指出：暴龙类最著名的代表——雷克斯霸王龙体型巨大的主因是它们生长速率的加快。对巨型蜥脚类恐龙的生长发育研究显示，快速的生长也是蜥脚类巨型化的主要原因。
雷克斯暴龙体型巨大的原因，主要是因为其生长速率相较其他暴龙类更快。
进一步的问，是什么导致了巨型恐龙为什么会出现长时间加速生长的现象？传统观点认为这是环境和生物本身共同作用的结果。环境因素与生物的体型息息相关。科学家提出大气构成、温度高低、食物构成等多方面环境因素可能会对恐龙体型演化存在潜在影响。部分环境因素影响体型的情况在现生动物中也可以找到范例。然而，不同动物类群大型化的环境原因显著不同，恐龙巨型化也是如此。因此，目前学界普遍认为恐龙各个类群的巨型化不适于用一个或者一组环境因素解释。
近年来，更多学者试图从恐龙自身的生物因素着手，去讨论恐龙的巨型化原因。从生物力学的角度，体型增大有一系列选择性优势，但随着体型增大，这些优势将减弱，最终消失。有研究认为蜥脚类巨型化可能和高消化效率相关，但也有研究认为，高效率消化和大型化似乎并不相关。蜥脚类巨型化研究，应该从寻找消化生理模型转向对食物质量和可用生物量的相关性，以及基于体型大小和取食选择相关性的生态模型的探寻。一项3个兽脚类亚类群的研究并没有支持消化效率和大体型具有相关性。于是有研究人员从呼吸生理学的角度探讨恐龙的巨型化。研究人员认为，具有似鸟呼吸生理机制是翼龙类巨型化的一个前提条件；蜥脚类和兽脚类也具有似鸟呼吸系统，可能为这两类恐龙的巨型化提供了条件。最近一项有关四足类动物骨细胞形态的研究显示，鸟类和其他蜥臀类恐的骨细胞表面积明显大于其他四足类动物，这可能促进了骨骼生长速率增长，成为蜥臀类恐龙巨型化的一个可能的原因。鸟臀类恐龙没有似鸟的肺部和表面积巨大的骨细胞，然而这一类群也有巨型代表。所以，这些研究表明，不同恐龙类群的巨型化因素可能并不相同，或者至少不完全一样。
目前对蜥脚类恐龙的巨型化研究相对最为详细和深入，并在近期取得了重要的进展。科学家发现，蜥脚类恐龙具有的小型头部、加长的颈部、骨骼发育广泛的气腔化、无咀嚼的进食行为和发达的胃磨功能，这些可能对于蜥脚类巨型化起了至关重要的作用。
我们知道巨型动物的能量消耗非常巨大，它们是如何在低能耗情况下获取大量植物性食物？这是蜥脚类恐龙巨型化需要解决的最基本问题。研究显示蜥脚类主要摄食C3植物，中生代时期C3植物数量充足，且从能量角度至少和现生草本植物相当，这为巨型蜥脚类恐龙提供了充足营养资源。同时，蜥脚类恐龙极长的颈部可以帮助它们在低能耗的情况下，覆盖更大趋势范围，充分的利用植物资源。
蜥脚类极度特化的长脖子，是它们高效进食的重要“武器”
从消化生物学的角度，蜥脚类恐龙的消化系统非常独特。基于现生植食性动物的研究，蜥脚类恐龙很可能类似哺乳动物中的长鼻类或者奇蹄类，具有一个后肠发酵室，食物长时间停留于此进行消化；但不同于后者，蜥脚类恐龙在静止状态取食范围更大（得益于长颈），无需花费时间和能量去粉碎食物（证据是缺乏咀嚼和胃磨系统），从而能够持续快速地获取食物。从理论上讲，这使蜥脚类恐龙在低能耗的情况下，持续获取营养。
对蜥脚类恐龙的呼吸系统和心血管系统的研究，也为揭示这一类群巨型化趋势提供了重要信息。蜥脚类恐龙肺部由两部分构成，分别是附着在脊椎和肋条上的气体交换部和靠近肝肠部的气囊区，这说明蜥脚类恐龙具有似鸟的高效呼吸系统，其中气囊在控制体热方面起着重要作用，这对于巨型动物是非常重要的。总体而言，蜥脚类恐龙的体热控制和心血管系统非常特化（如无汗腺、有气囊、心脏四腔室、肌静脉泵、皮层紧密、血管壁厚、结缔组织发育、毛细血管低渗透性，以及足部脚垫结构），有助于解决身体过热和血液循环问题。
德国科学家Sander提出一个生物梯级模型来解释蜥脚类巨型化，模型由5个独立的演化梯级组成：生殖、取食、头颈部、似鸟呼吸系统和新陈代谢。这5个梯级相互关联，相互作用。从生殖梯级看，卵生和无需育雏降低了抚育成本，有利于快速恢复种群；从取食和头颈部梯级看，有利取食的极长颈部的演化得益于蜥脚类恐龙相对小的头部和广泛气腔化的中轴骨骼，咀嚼系统缺失使得小的头部演化成为可能，并和胃磨系统缺失一起促成了快速进食系统（咀嚼和胃磨系统会限制食物获取速率），让大量食物能够长时间停留在发达的肠道系统中；从新陈代谢梯级看，幼年高基础代谢率和成年降低的基础代谢率相结合，既保证了快速生长，又减轻了成年期的取食负担。这些特征一起促成了蜥脚类恐龙的巨型化。
动物巨型化显然是综合因素作用的结果，既有环境因素，也有生物本身的因素。生物本身的因素，参考现生动物的研究，陆生哺乳动物体型大小受限于咀嚼行为和胎生的限制，陆生爬行动物体型大小则受限于外温生理和低的基础代谢率的限制。鸟臀类恐龙受限于咀嚼行为（因此具有大于最大陆生哺乳动物的体型），蜥脚类恐龙则不受这一限制（因此具有相较前者更大的体型）。
鸟臀类恐龙，虽然演化出了非常高效的牙齿咀嚼结构——齿阵，但其体型仍然受到咀嚼行为限制，不会无限增大。
全面揭示动物体型大小的限制性因素显然有助于了解恐龙巨型化的原因。从另一个角度，对于恐龙巨型化环境因素的研究深度显然还有待提高，现有资料显然还很有限。恐龙巨型化问题的最终解决有赖于整合环境和生物学信息，建立一个综合的模型。
《研究揭示恐龙为何身形巨大》
这些地球上的昔日霸主恐龙为何身形如此巨大
北京时间3月24日消息，据英国《新科学家》杂志报道，距今约1.5亿年前，地球上的统治者是恐龙，而其中的主角则是蜥脚类恐龙。蜥脚类恐龙是一种草食恐龙，身长最大的超过30米，脖子和尾巴很长，粗壮的四肢支撑着如酒桶般的身躯，这个家族中还包括了粱龙、腕龙、雷龙。
体现自然选择的矛盾
长期以来，生物学家对蜥脚类恐龙前所未有的庞大身躯充满了种种困惑。它们怎样具有如此庞大的体型？地球上其它陆地动物为何达不到如此“吨位”？现在，地球上最大的陆地动物是非洲象，重量不过在6吨左右。即便在恐龙家族，蜥脚类恐龙也属于重量级。成年霸王龙重量只有7吨，而最大的非蜥脚类恐龙、称为巨型山东龙的中国恐龙重量也不过16吨。
在德国波恩大学古生物学家马丁·桑德(Martin Sander)公布他的研究结果之前，这些疑问一直没有令人信服的答案。桑德说：“在恐龙体态演变问题上，我们现在的理论条理更清晰。”过去六年，桑德领导一个国际科学家小组一直在破解蜥脚类恐龙之谜。他们的研究结果表明，蜥脚类恐龙具有许多独特的生物特征，在这些特征的共同作用下，它们拥有了无与伦比的庞大身躯。
桑德的研究是从19世纪古生物学家爱德华·德林克·科普的观察结果开始的。科普注意到，动物的躯体随着进化发展而增大，这一理论被称为“科普法则”。中国北京脊椎动物古生物学与古人类学研究所科普法则专家戴维·霍尼(David Hone)认为，体型庞大具有许多进化优势。他解释说：“它们不易成为捕食对象，在寻找食物或交配对象时比竞争对手更有优势。我们还知道，大型动物一般更易遭遇灭绝的威胁。”
面临更多挑战
与身躯娇小的动物相比，大型动物吃得更多，繁殖速度更慢，一旦遇到困难或食物短缺，会面临更大的问题。美国布朗大学古生物学家克里斯丁·贾尼斯(Christine Janis)说：“像巨犀这样的身躯庞大的哺乳动物，它们的化石记录历史更短，而身躯娇小的哺乳动物的化石记录则更久。”所以，一方面，自然选择促使动物身体越长越大，另一方面，动物因走上这条道路而得到惩罚。这种对立力量之间的均衡避免大多数陆地动物的体重超过10吨。
体型庞大还带来其他一些问题。它们如何支撑自己庞大的身躯？身体所需要的食物和氧气又从哪里来？蜥脚类恐龙以其特有的方式克服了上述所有的挑战。蜥脚类恐龙最早出现在距今约2.2亿年前，很快长成了庞然大物。已知最早的蜥脚类恐龙是距今2.1亿年、15吨重的伊森龙。
20世纪90年代，贾尼斯的研究发现，蜥脚类恐龙身躯庞大的一个重要因素是其独一无二的繁殖方式。同所有的恐龙一样，蜥脚类恐龙也下蛋。贾尼斯解释说：“哺乳动物体型越大，后代就越少。但是，大型恐龙可以同时拥有许多蛋和幼仔。虽然恐龙体型在不断增长，可幼仔的数量并没有减少。”
类似年轮的生长线
大象每四年产下一头幼仔，而在同一时间段，恐龙可以下数百个蛋。这样一来，蜥脚类恐龙就可以消除因其身躯庞大带来的一个危险。数量是蜥脚类恐龙在面临危机时，相比于大型哺乳动物具有更快反弹的潜力。支持贾尼斯这一论断的证据来自于对恐龙蛋化石的研究。蜥脚类恐龙留下了令人吃惊的恐龙蛋和窝的详细记录，有时里面还有保存完好的胚胎。恐龙蛋一般有鸵鸟蛋大小，一窝八个蛋。
蜥脚类恐龙巢穴并没有显露出亲代抚育的迹象，这进一步增强了成年蜥脚类恐龙繁殖更多后代的能力。但是，下蛋和缺乏亲代抚育并不能完全解释下蛋和不照顾幼仔的原因。于是，桑德又从其他方面入手欲进一步揭开这个谜团。他发现，身躯庞大似乎可以让蜥脚类恐龙生长速度更快。为了解恐龙增长速度，桑德研究团队利用显微镜对恐龙骨骼进行了检查。
大多数恐龙的骨骼上都有类似树木年轮的生长线(growth line)。根据桑德最后得出的结论，蜥脚类恐龙的新陈代谢很快，使它们可以相对快速地获得庞大体型。他说：“其它类型的恐龙都没有蜥脚类恐龙这么高的增长速度。”桑德的研究小组对一种重达30吨、名为马门溪龙的亚洲蜥脚类恐龙进行了研究，研究结果表明这种快速的生长可以转化为惊人的体重增加。马门溪龙一年的体重最多可以增加2吨。相比之下，非洲象一年体重不过增加200公斤。
与鸟类一样复杂的肺泡
生长速度快当然有很多好处，可一旦动物拥有庞大身躯，它们如何应对身体和生活方式的需要？蜥脚类恐龙全都符合相同的基本身体构造：脖子长，脑袋小，庞大的体型如酒桶一般，腿部粗壮结实。桑德及其他研究人员认为，蜥脚类恐龙独特的身体结构是其具有庞大身躯的重要原因。
20世纪80年代，芬兰赫尔辛基大学的杰伊·霍坎南(Jyrki Hokkanen)揭开了这个问题——如何支撑和移动庞大身躯——的谜底。通过分析大型动物的骨骼和肌肉力量，霍坎南发现，即便是体型最大的蜥脚类恐龙，它们的躯体也远未达到理论上限。他说：“腕龙的体型起码是别的恐龙的好几倍，但仍在陆地上行走。”所以，尽管大型蜥脚类恐龙笨重不灵活，但这一缺陷并没有抑制它们向更大的身躯发展。
一个相关问题是大型蜥脚类恐龙如何获得足够的氧气。2003年，美国俄克拉何马州萨姆诺贝尔自然历史博物馆的马休·威德尔(Mathew Wedel)破解了这一谜团。威德尔发现，蜥脚类恐龙的肺部像鸟类一样。鸟类的呼吸效率远远超过哺乳动物。蜥脚类恐龙吸气时，空气充满肺部和体内的肺泡。也就是说，蜥脚类恐龙肺部的新鲜空气会不停流动，每次呼吸获得的氧气量是哺乳动物的2.5倍。威德尔说：“蜥脚类恐龙拥有一套肺泡系统，且它们同鸟类的肺泡一样复杂。”
恐龙时代的精英
蜥脚类恐龙独特的身体结构则解释了这种80吨重的庞然大物如何可以获得足够的食物。当今地球上最大的陆地动物都是食草动物，靠吃进大量没有营养的植物生存。这便要求食草动物不停地吃下去。例如，大象一天当中有18个小时在吃东西，每天消耗掉200公斤的植物。按照这些大型食草动物的标准，蜥脚类恐龙要吃饱一天至少要吞下1吨植物，它们怎么能做到这一点？
桑德发现，蜥脚类恐龙像长颈鹿一样的脖子和小脑袋此时起了关键作用。脊椎轻可以让蜥脚类恐龙的脖子长得更长，增加了捕食范围。如此一来，蜥脚类恐龙站着不动，它们的脖子照样可以上下左右觅食，从而节省了体力。此外，蜥脚类恐龙不是咀嚼食物，而是用挂钩似的牙齿将枝叶从植物上咬下来，整个吞入腹中。
正是由于独特的繁殖和生长方式及身体机构，蜥脚类恐龙才能克服庞大身躯带来的诸多限制。毫不夸张地说，蜥脚类恐龙就是恐龙时代的“精英”。
更多阅读（英文）
《新科学家》原文报道
《为什么恐龙那么大，它们是如何进化的，而现在的动物却这么小呢？
新鲜旅行事呀
2023-10-20 08:08
从地球诞生到现在已经过了有40亿年的历史，而人类的诞生不过两百万年左右，在地球的演变当中也出现了大量的生物。我们把地球上所存在的生物分为了史前生物和近代生物，原来地球上还不存在人类的时候恐龙曾经是地球的霸主。
可因为一次小行星撞击地球的灾难导致恐龙全部灭绝，后来哺乳动物逐渐占领了地球资源。我们现在几乎看不到史前生物的影子，毕竟大量的史前生物已经在意外灾害当中灭绝了。
而现在人们所看到的生物很多都是一步一步进化过来的，虽然这些生物的形态大多不同，其中有体型较大的，也有体型较小的。
但不知道大家有没有发现，就算是现在一些体型较大的生物和那些史前生物相比还是有很大差距的。
从相关的调查上来看，地球上现存体积最大的生物就是蓝鲸，因为一头蓝鲸的身体可以达到30米长，而重量则有180吨，这样的生物对于人类而言确实是庞然大物。
为什么那些史前动物都长的体型巨大，而现代的动物却都长得很小？
1、受胎生和卵生的影响
地球上生存的生物种类非常多，所有的生物都有属于自己的繁殖方式。自从恐龙灭绝之后哺乳动物就迅速占领了地球，在陆地上只有一小部分生物是卵生的，大部分都是胎生。
恐龙是一种爬行动物，这种生物是卵生。胎生的动物通常都比卵生要更小，毕竟胎生的需要在母亲的肚子里面成长，体积太大能以哺育。
而那些卵生的动物可以在壳里面汲取营养，给母体减轻了很大的负担，这样在破壳而出之后还能继续成长，体型也可以变得很大。
2、环境和食物的影响
在恐龙年代的时候，因为恐龙具有更加庞大的体型，所以当时它们成为了地球的主导者。不过大家也要注意其实恐龙年代也有其他的生物，而且那个时候其他生物的体型也是很大的。
比如体型长达一米的蜻蜓和三米的蜈蚣，不过和恐龙相比还是稍微逊色了一些。所以有很多科学家都表示，在那个年代生物的体型和当时的环境以及所吃的食物肯定有密切的联系。只是在生物大灭绝之后，地球环境以及远古的植物也发生了改变。
3、地球含氧量的影响
地球的含氧量也影响着生物的发展和进化，有科学调查发现在史前时期地球上的含氧量比较高。充分的含氧量更有利于植物进行光合作用，所以在那个时候植物本身的营养含量非常丰富，而那个时候的植物大多比较高大。
那个时候地球的含氧量有30%左右，可现在地球上的氧气含量却只有21%，这种含氧量的变化也限制了生物的体型生长。
结语：每一个生物如果想要生存下去就必须要学会适应环境，在数亿万年的演变当中地球上的环境发生了很大的改变。而恐龙就是因为适应不了这种变化才大量灭绝，所以生物现在的体型比较小和环境改变有密切关系，也是为了更好的生存下去。
谢选骏指出：人問“为什么一些恐龙如此庞大”？——我看恐龙雖然滅絕，但還是以間接的方式，給人類生存留下了巨大陰影，形成了龍鳳傳説。
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