蜥脚类动物为什么进化出长脖子

身高不矮，脖子更长

　　蜥脚类恐龙为何进化出纤长脖子

蜥脚类恐龙是侏罗纪早期的地球之王。它的家族庞大，已经进化出100多个物种。同时，它们也是地球历史上最大的恐龙群体。

在11月17日公布的英国《皇家学会生物学分会学报》号上，古生物学家最近对阿根廷巴塔哥尼亚出土的蜥脚类恐龙头骨和附近岩层中的植物化石进行了分析，以了解这种蜥脚类恐龙生活时期的气候和生态系统，进而推断1.8亿年前的气候变化。

其中最有意思的是为什么蜥脚类动物在侏罗纪早期进化出了长颈和巨大的身躯。从古地质学和古气候，以及世界上陆续发现的颈椎化石，古生物学家开始了探索之旅。

只有长脖子才能躲过灭绝？

觅食的差异导致蜥脚类动物进化出“长颈”，不太准确。牙齿和头骨的一些结构变化更有利于它们觅食。

蜥脚类动物是蜥脚类动物的一个类群。长颈食草蜥脚类恐龙曾经是陆地上最大的动物，世界上发现的所有化石和现存的所有动物都无法脱颖而出。即使它们超过30米长也不是问题，但是它们的头很小，脖子和尾巴很长，粗壮的四肢支撑着巨大的身体。

研究表明，它们与食肉恐龙和原蜥脚类动物关系密切，早侏罗世进化，晚侏罗世达到顶峰，白垩纪灭绝。

巴塔哥尼亚新出土的化石属于蜥脚类恐龙，研究者将其命名为“八卦黎明明”。“八卦”起源于阿根廷八卦峡谷的具体出土地点，“黎明明”表明这种恐龙生活得很早。迭戈波尔是阿根廷伊芝迪弗鲁格利奥古生物学博物馆的首席研究员，他推测它有40米长。

化石显示，“八卦黎明明”的下颚和牙齿比已经灭绝的食草动物厚七倍。这种生理结构使它们能够以针叶树坚硬坚韧的叶子为食。

“当时确实有一些极其高大的植物，比如十几米长的硅化木化石，说明树高估计在存活期有几十米。”中国科学院南京地质古生物研究所古生物博物馆展览收藏部主任何博士告诉记者，一方面，巨型蜥脚类动物以高大树木的叶子为食，可以与其他低等食草恐龙和平共处，以避免竞争；另一方面，蜥脚类动物的牙齿像梳子一样，适合轻松地将树枝上的叶子全部刮掉，不经咀嚼直接吞下。这种吃法耗能低，每天可以消耗惊人的食物来维持庞大身体的能量。

在巨大的“八卦黎明明”之后，其他长颈蜥脚类恐龙在地球上延续了1亿年。

研究人员认为，当时南半球的生活环境恶劣。火山爆发向大气中释放出大量的二氧化碳和甲烷，岩浆流过地面。许多陆地植物灭绝了，但一种高大的针叶树幸存了下来。这种植物的针状叶子营养丰富，但因为长在高处，所以很难够到。这种变化意味着许多蜥脚类动物灭绝，只有一种体型较大、脖子较长的存活下来。

但并不是所有的研究者都认同贪婪进化理论。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的副研究员赵琪认为，尽管蜥脚类恐龙进化成长颈恐龙有一定的道理，但这种解释并不十分准确。长颈更有利于恐龙在减少身体运动的同时，通过转动长颈来获取更多的食物。侏罗纪时期植被的变化促使大型蜥脚类动物牙齿和头骨的一些结构发生变化，更有利于它们觅食高纤维植物。

　恐龙的长脖子到底有何用？

防守对手，尾巴是最有力的武器；吸引异性，恐龙靠头骨上的某些特征；长脖子在一定程度上可以帮助恐龙更好的散热。

研究人员综合全球蜥脚类恐龙化石发掘和研究成果，发现侏罗纪时期地球上的蜥脚类恐龙主要是“长颈怪兽”。虽然物种不同，但它们的特征非常相似：都有长长的脖子和长长的尾巴，它们不怕任何食肉恐龙。

事物的发展变化都有主导因素，但往往不是单一因素造成的。所以“长脖子”导致了各种脑洞很宽的假说，比如“散热论”、“防御论”、“吸引异性论”。

赵琪认为，随着蜥脚类动物体型的增大，散热的确是个大问题，长脖子可以更好地散热。“因为体积是长度的三次方，面积是长度的二次方，随着身体尺寸的增加，单位面积对应的体积显著提高。相对于庞大的躯干，长脖子可以在一定程度上缓解散热问题。”

侏罗纪时期，蜥脚类动物的成功与它们抵御敌人的能力密不可分。他们看起来笨拙，有些迟钝，他们巨大的身体往往有几十吨重。面对这样的怪物，食肉恐龙不敢入侵。在他们面前，“小”食肉恐龙是完全脆弱的，就像在今天的地球上，巨大的大象也没有天敌。

何益铭告诉记者，蜥脚类动物通常用它们巨大的身体和长长的尾巴来抵御对手的攻击，而它们的尾巴是最强大的武器。

“我认为长脖子不利于抵御外来入侵。脖子太长，往往很难兼顾两端。蜥脚类动物主要是通过增大体型的策略来抵御外敌，而不是通过长颈。”赵琪也认为。同时，现代雄性长颈鹿会用长长的脖子互相殴打，以此来竞争吸引异性；但是面对恐龙，这个解释并没有很好的证据支持。恐龙为了吸引异性，往往会依靠一些头骨特征，比如冠龙的巨冠和角鼻龙的颈盾。

此外，也有观点认为，在恐龙时代，地球上氧气充足，所以动植物可以长成大人物；还有人认为这些大型恐龙太重，从婴儿期长到成年期，需要回到水中生活，依靠水的浮力，否则四肢很难支撑起巨大的身体，较短的脖子也很难让它们轻松向前伸展。

但是回到1.8亿年前，还有很多问题需要解决，关于特大型恐龙的活动状态和生理机制还有很多困惑。

延伸阅读

　　长脖子恐龙也有“小烦恼”

凡事都有两面性。进化出一个超长的脖子，很容易就能找到几十米高的叶子，但也会给生理机制带来极大的挑战。

“蜥脚类动物可能是生动的陆地物体的极限。重力对心脏和输血的负担可不是小事。长颈鹿的心脏离头顶2.5米，血压高达大气压的4.3倍，相当于10层楼的水下压力，而蜥脚类动物的脖子长达十几米。血管的强度可想而知。”何益铭解释道。电影中的陆地怪兽在现实世界中是不存在的，因为碳基生物的骨骼和肌肉系统在支撑自身重量上是有极限的。

蜥脚类动物的肺结构类似鸟类，含有气囊，呼吸效率是哺乳动物的2.5倍。呼气时，气囊中的空气进入肺部，取代肺部的空气，形成“双呼吸”结构，使他们的肺部始终有新鲜空气。早期蜥脚类动物颈椎有气球腔，晚期蜥脚类动物椎骨有气球腔。

在采访中，何梳理了世界各地已经被确信可以检验的长颈蜥脚类动物。

1993年命名为马门溪龙，是中国准噶尔盆地东部将军寺附近晚侏罗世发现的蜥脚类恐龙，长37米。据推测，仅它的颈部就约有17米长，证据是保存了一根长达160厘米的颈椎骨，但其他许多化石都不见了。

河南省汝阳县刘店镇沙坪村晚白垩世早期邙川组发现的巨型汝阳龙，颈椎最长，长124厘米，保存有大量颈椎，约为原始长度的一半。据估计，它的颈部长度约为13至16米。

超级龙是梁龙的一员，单颈椎长，梁龙颈椎少，估计脖子总长约13.7米。鄯善新疆龙化石完整保存了18块颈椎骨，其中最长的12块颈椎骨长123 cm，整块颈椎骨长14.9米。虽然在颈椎总长度上比不上中国和加拿大的马恩熙龙，但新疆龙是目前发现的完整颈椎骨最长的恐龙，也是拥有确凿证据的颈部最长的陆地动物。

随着考古发掘的不断推进，未来地层中可能会出现更多的长颈“星恐龙”。