起床!量体温了!麻烦给七千万年前的恐龙发条信息。由于最近的新冠疫情,量体温成为了人们的日常。人类的正常体温在36到37摄氏度之间,那么你有没有想过,已经灭绝的恐龙的体温是多少?
近期,来自耶鲁大学和剑桥大学的科学家们表示,我们隔着七千万年,也能把恐龙的体温给测出来!体温测量之所以可行,是因为人类是典型内温性动物。内温性动物可以自主地把自身体内环境温度稳定在一个相对固定范围,受环境影响不大。每种内温性动物的恒定体温都不大相同,整体而言新陈代谢更快的动物体温更高,比如一些小型鸟类,体温可达40摄氏度以上。
内温性是指一种生物可以保持其身体新陈代谢有利的温度,并且主要依靠自身产生的热量维持体温,而不是主要依靠环境的热量来维持,典型的代表是大部分哺乳动物和鸟类。外温性是指一种生物主要依靠外部热源的热量来调节体温,它们的体温因此也多随着环境温度变化,蜥蜴、鳄鱼和大部分龟鳖类都是外温性生物。除了内温性和外温性动物,还有中温性动物和巨温性动物。
好了,我们回到恐龙这个话题。研究现生动物是否是内温性动物,只需要温度计就可以解决。而像霸王龙这样的已经从地球上灭绝的动物是否为内温性动物,就很难直接测量了。分类学研究认为,恐龙与现生爬行动物(尤其是鳄类)是近亲,同时又是鸟类的直系祖先。但由于这种复杂的关系,关于恐龙是否是内温性动物,一直有广泛的争议。
古生物学家们尝试了非常多的办法去解决这个问题。科学家们主要是通过恐龙的其他生理特征和形态结构,侧面研究恐龙是否是内温性动物。随着研究深入,很多证据都支持恐龙可能具有中温性,乃至内温性。但由于缺乏直接的数据,对恐龙温度调节状况的描述,一直处于一个很模糊的状态。
其实,恐龙的体温是可以测量的。科学家依靠的并不是月光宝盒、时间机器什么的,而是δ47碳氧同位素团簇温度计。这不是一种实体温度计,而是一种地球化学研究方法。δ47碳氧同位素团簇温度计是近些年来新兴的恢复古温度的地球化学手段,在古环境变化方面已经应用非常广泛了。基于这种原理,如果我们知道了某个环境下轻的同位素和重的同位素分布的差异,也就是分馏的结果,就可以反推出这个环境的温度情况了。
古生物学家们也开始使用氧18同位素温度计对化石进行测温,但经过几轮研究发现,这里最大的问题不是测不出来,而是不知道测出来的到底是什么的温度。动物体内氧元素的来源就是呼吸作用和饮用水。但不同温度、不同地区,不同高度的氧同位素组成本身就有差异。幸运的是,δ47碳氧同位素团簇温度计技术的发展,让古生物学家看到新的曙光。
加州大学洛杉矶分校的环境地球化学学者Robert Eagle在2011年,将这种方法应用到了恐龙牙齿化石的牙釉质当中,通过牙齿化石中的碳酸盐δ47碳氧同位素团簇温度计来推断恐龙体温。Robert Eagle的研究论文一经发表就引起了极大的关注。通过研究现生动物,科学家们发现,很多动物都存在一个叫做“热镶嵌”的生理现象。
简单来说,动物的体温并不是均匀分布的,可能只是躯干的核心位置温度较高而恒定,而身体边边角角的温度可能相对更低。
他们将实验材料转向了另一种化石材料——恐龙蛋。只要测到了蛋壳的温度,就能够推断出动物内环境的温度。Robert Eagle团队在2015年又报道了两类恐龙的体温。他们的研究发现,巨型长颈的蜥脚类恐龙体温更高,在35°C到38°C之间,而兽脚类恐龙的体温要低一些,在32°C左右。
2020年2月14日,来自耶鲁大学和剑桥大学的地质学家Robin Dawson和古生物学家Daniel Field在《科学进展》杂志上发表了基于δ47碳氧同位素团簇温度计方法,对恐龙内温性这个问题的最新研究。此次研究通过新的研究手段和对比方法,大部分解决了Robert Eagle团队的研究中存在的不足,进一步扩宽了人类对恐龙体温这个问题的认识。
研究也首次对鸟臀类恐龙的代表慈母龙的恐龙蛋进行了δ47碳氧同位素团簇温度计测温工作。
纵览现有的所有对恐龙各个类群(鸟臀类、蜥脚类和兽脚类)代表的δ47碳氧同位素团簇温度计体温估计,虽然恐龙内部当中体温有所差异,但都是显著的高于环境温度的。作者整体评估了恐龙的温度调节能力,认为它们应该类似现生的中温性动物,如棱皮龟。这种相对主动和积极的体温调节策略,可能自恐龙的祖先开始,就是恐龙家族的“传家宝”。