中生代那么熱，大恐龍為啥沒(méi)把腦子燒壞?

廖俊棋

“胖子怕熱”雖然是日常調(diào)侃人的一句話，但對(duì)某些大塊頭的生物來(lái)說(shuō)，這可真不是鬧著玩的。體型的增大，代表著體表面積與體積比值縮小，因此體內(nèi)的熱量就會(huì)難以散發(fā)出去。所以如果真的有巨人存在，那他的身體一定是渾身發(fā)燙的。

執(zhí)念于恐龍散熱的研究團(tuán)隊(duì)

動(dòng)物身上有許多構(gòu)造對(duì)溫度的變化非常敏感，尤其是大腦這種需要消耗非常多能量的器官，如果頭部有過(guò)多的溫度無(wú)法發(fā)散，高溫可能會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變質(zhì)或降解，也就是傳說(shuō)中的“燒壞腦子”。這會(huì)嚴(yán)重威脅到生物的生存，甚至導(dǎo)致死亡。

體型較小的動(dòng)物，表面積/體積數(shù)值大，容易散熱，加上它們也容易躲避到陰涼處或挖洞鉆到地下，體溫過(guò)熱對(duì)它們并不是太嚴(yán)重的問(wèn)題。但對(duì)于身長(zhǎng)數(shù)十米，體重達(dá)到幾十噸的大型恐龍來(lái)說(shuō)，除了“無(wú)地自容”（沒(méi)有陰涼的洞穴可以鉆）外，碩大的體型也難以排出熱量，積蓄的體溫甚至可能上升到危及生命的程度。那么，它們究竟是如何應(yīng)對(duì)中生代的炎熱的？

2019年，發(fā)表在《解剖學(xué)記錄》（The AnatomicalRecord）的一篇文章，就試圖解開(kāi)這個(gè)謎團(tuán)。來(lái)自美國(guó)俄亥俄大學(xué)的魯格·波特及勞倫斯·威特默，通過(guò)重建恐龍頭部血管的分布模式解析大型恐龍散熱的策略。

這其實(shí)不是他們第一次嘗試破解恐龍的生理結(jié)構(gòu)和體溫調(diào)節(jié)等相關(guān)問(wèn)題。2014年，這個(gè)課題組就對(duì)腫頭龍類的劍角龍（Stegoceras）頭骨進(jìn)行過(guò)類似研究。他們對(duì)這類恐龍的頭骨進(jìn)行了CT掃描和呼吸道結(jié)構(gòu)模擬，由此發(fā)現(xiàn)，腫頭龍類的呼吸道結(jié)構(gòu)可能和腦部散熱的功用有一定關(guān)聯(lián)。

2018年，這個(gè)小組將目光轉(zhuǎn)移到有陸地坦克之稱的甲龍類身上。甲龍類恐龍有著復(fù)雜的鼻腔通道，而他們將甲龍類的甲胄龍（Panoplosaurus）及包頭龍進(jìn)行與氣流相關(guān)的計(jì)算機(jī)仿真后，確定了這個(gè)結(jié)構(gòu)與熱能的傳遞有關(guān)，并能幫助它們節(jié)省能量的消耗，維持腦內(nèi)熱能的穩(wěn)定。

2019年7月，課題組成員打起了霸王龍及其他一些恐龍腦袋的主意。在對(duì)化石進(jìn)行觀察研究，以及和鱷魚(yú)等近親相互比對(duì)并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真后，他們發(fā)現(xiàn)霸王龍頭骨頂上的上顳孔及周邊的血管對(duì)體溫調(diào)節(jié)起到重要的功用。

誰(shuí)說(shuō)胖子都一個(gè)樣？

想要排出多余的熱量，最有效的方法就是依靠蒸發(fā)。在我們生活中無(wú)論是空調(diào)的冷卻或是我們的揮汗如雨，都是通過(guò)水蒸氣蒸發(fā)時(shí)帶來(lái)的涼爽避免過(guò)熱。而想要讓大腦“冷靜”下來(lái)，就必須找到可以讓水汽冷卻揮發(fā)的通道，例如眼睛、鼻孔和嘴巴都是有利的候補(bǔ)。因此追蹤通過(guò)這些區(qū)域的血管就成了研究的關(guān)鍵。

為了更精確地重建出恐龍血管的走向和分布，該團(tuán)隊(duì)除了運(yùn)用CT檢測(cè)恐龍頭骨外，同時(shí)用現(xiàn)生鳥(niǎo)類和爬行動(dòng)物的身體結(jié)構(gòu)進(jìn)行比對(duì)。重建恐龍生理結(jié)構(gòu)后的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些大型恐龍并不是仰賴一個(gè)“通則”散熱，而是各自施展不同的本領(lǐng)。

腫頭龍類的劍角龍頭部的血管分布比較均衡，并沒(méi)有在特定散熱區(qū)域增加血流的情況，這可能是因?yàn)檫@種恐龍的體型僅跟山羊差不多大，因此沒(méi)有迫切的散熱需要。而體型碩大的甲龍類和蜥腳類恐龍就存在血流在特定區(qū)域增多的趨勢(shì)。

在體型大如坦克的甲龍類包頭龍的頭部骨骼中，就發(fā)現(xiàn)了血流增加的區(qū)域集中在鼻腔的位置;而在梁龍（Diplodocus）及圓頂龍（Camarasaurus）等體型超過(guò)重型卡車(chē)的蜥腳類恐龍中，動(dòng)輒數(shù)十米的身軀和數(shù)十噸的體重，則需要更多的散熱方式，因此它們除了鼻孔外，口腔也是血流加強(qiáng)的主要區(qū)域。文章作者波特更在采訪中表示，“在恐龍時(shí)代，氣喘吁吁的蜥腳類恐龍可能是個(gè)常見(jiàn)的光景！”

我一開(kāi)口就“涼”了！

說(shuō)到恐龍時(shí)代，自然不能少了眾多著名的肉食恐龍，例如霸王龍，它的體長(zhǎng)達(dá)12米，體重也有10多噸，肯定夠格稱為巨型恐龍了。但奇怪的是，霸王龍及同為巨型肉食恐龍的瑪君龍（Majungasaurus）頭部的血管居然和小型恐龍一樣，沒(méi)有特別集中散熱的區(qū)域，那它們究竟是怎樣防止熱休克的呢？

其實(shí)這類大型獸腳類恐龍還有另一個(gè)秘密武器，就是它們吻部有巨大的眶前孔（在眼眶之前，鼻孔之后的1個(gè)大孔），里面有發(fā)達(dá)的氣竇。過(guò)去的研究已經(jīng)證明，這個(gè)氣竇有豐富的血管通過(guò)，因此這也是個(gè)幫頭腦降溫的強(qiáng)大管道。也就是說(shuō)，每當(dāng)獸腳類恐龍一張金口后，這個(gè)區(qū)域就像個(gè)風(fēng)箱一樣讓氣流循環(huán)通過(guò)，讓流經(jīng)此處的豐富血流網(wǎng)絡(luò)得以降溫。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，不同類群的大型恐龍都有不同的降溫策略，例如甲龍類利用鼻腔，蜥腳類除了鼻腔外還大喘氣，而獸腳類恐龍則利用鼓動(dòng)的氣囊防止腦袋燒壞。作者也提到，未來(lái)希望可以擴(kuò)大研究領(lǐng)域，研究下鴨嘴龍或三角龍等其他類群的大型恐龍。

另外，研究者還提供了在線的一個(gè)大型恐龍頭顱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的3D模型，感興趣的讀者可以登錄相關(guān)網(wǎng)站，親自鉆進(jìn)恐龍的腦袋里，探究它們不被燒壞的秘密。