恐龙帝国崛起的真正奥秘

　　在争夺世界霸主的重量级竞争者中，恐龙一开始只是一个小不点。它们是如何成为荣耀王者的?这个谜我们才刚刚开始解开。

　　卑微的祖先

　　大约2.5亿年前的三叠纪早期，一种动物沿着现在波兰境内的一个湖泊的边缘奔跑，在泥土中留下了脚印。这是一种温顺的动物，只有宠物猫那么大，四肢纤细，叫做原旋趾蜥。谁也想不到，它的后裔竟然是威名赫赫的恐龙。

　　当原旋趾蜥在湖边留下脚印的时候，地球刚刚经历了有史以来最严重的物种大灭绝事件之一——二叠纪大灭绝。由于西伯利亚火山大规模喷发，导致全球变暖，地球上95%以上的物种死亡。从这场灾难中，恐龙的祖先原旋趾蜥开始登场。在此后的2000万年内，它们进化成三个主要的恐龙物种：食肉的兽脚类、食草的蜥脚类和有喙的鸟脚类，其代表分别是霸王龙、雷龙和三角龙。

　　但是，在原旋趾蜥进化成庞然大物之前，在三叠纪的大部分时间里，大多数恐龙依然只有马那般大，或者更小，它们并不出众。与其一起生活在地球上的还有它们的近亲——其他的爬行动物，包括一个特别成功的物种，叫做拟鳄类，现代鳄鱼的祖先。今天，鳄鱼是个不太起眼的物种，种类不多，栖息地也有限。但在三叠纪，它们却是“高门大户”，不仅种类多，吃肉、吃素和杂食的都有，而且分布极广。一种被称为“劳氏鳄”的古代鳄鱼，甚至是当时陆上的顶级掠食者。它们从鼻子到尾巴有9米多长，牙齿像吃西餐时用的牛排刀一样锋利。与鳄鱼显赫的祖先相比，恐龙的祖先实属卑微的“穷小子”。

　　奥秘不在外部特征

　　那么，恐龙是如何取代它们，后来者居上的呢?早在1970年代，一些古生物学家认为，与它们的近亲拟鳄类相比，早期的恐龙身体构造更胜任快速奔跑(譬如它们可以直立起来用双足奔跑)。能快速奔跑，意味着逃避敌害和捕食的能力更高。随着时间的推移，这一优势越来越明显，最后它们超过了鳄鱼的祖先。

　　但是到了21世纪，随着越来越多拟鳄类化石被发现，这种观点受到质疑。按前一种观点，恐龙崛起是一个渐进的过程，但现在却发现，恐龙取代拟鳄类，仅仅发生在三叠纪末相对较短的时间内，而在三叠纪的绝大部分时间里，拟鳄类一直牢牢占据着统治地位。此外，从外部的解剖学结构来看，拟鳄类的奔跑能力似乎不逊于恐龙祖先。

　　在旧观点摇摇欲坠的同时，一个令人惊讶的新观点得到越来越多的支持：也许恐龙崛起的奥秘不在于它们的腿或肌肉，相反，可能要归功于一系列从外部几乎看不出来的解剖学特征。正是这些特征帮助它们度过了地球上迄今最极端的一个气候变化时期。

　　三叠纪时期的地球

　　在三叠纪，几乎所有陆地都连成一块叫做盘古大陆的超级大陆。然后，在大约2亿年前的三叠纪末期，地球上发生了一系列史诗般的事情：盘古大陆开始分裂;北美洲与欧洲分离，南美洲与非洲分离;随着陆地大分裂，火山大规模爆发，持续了50多万年之久。

　　与熔岩一起释放出来的是大量二氧化碳和二氧化硫。这些气体不断地使海洋酸化，气温变暖，而飘在天上的火山灰则时不时将阳光遮挡住，导致气温骤然下降。这意味着那段时间，地球的气温就像过山车一样，炎热与冰冻交替。地球上至少有30%的物种因无法适应而死亡。

　　这一时期的化石记录表明，鳄鱼的祖先受到了毁灭性打击，但恐龙的祖先却没受到很大影响。

　　那么，恐龙的祖先有什么生存秘诀呢?美国路易斯安那州立大学的艾玛·沙克纳提出，奥秘可能藏在恐龙独特的呼吸方式上。

　　更高效的肺

　　要理解这个想法，你需要知道一点肺的工作原理。肺是大多数陆生动物气体交换的场所。在哺乳动物身上，肺就像一个风箱，依靠呼吸肌的收缩和舒张，将空气吸入或排出。肺的表面包着一层肺膜(在人体中叫胸膜)。一方面，肺膜折入肺中,与肺紧密结合，由于肺膜上分布着丰富的血管，因此也参与了对氧气的吸收;另一方面，肺膜将肺与由肋骨围成的胸腔隔开。肺在吸气时膨胀，呼气时收缩，这意味着肺膜也在来回移动，与肋骨发生摩擦。这就要求肺膜不能太薄，否则容易破裂。

　　但在其他一些动物，包括恐龙的直系后代鸟类身上，肺的工作方式有所不同。在鸟类的胸部，肺就像一块致密的海绵，不会移动。正因为如此，它的肺膜可以非常薄而不破裂，这提高了氧气从肺部输入血液的效率。更重要的是，鸟类除了肺，还拥有几个独立的会膨胀和收缩的气囊。这意味着氧气在吸气和呼气时都能被吸入肺部，因此鸟类在每次呼吸中能得到更多的氧气。简而言之，鸟类的肺比我们的肺更高效。

　　沙克纳认为，三叠纪恐龙的肺与现代鸟类相似，这才是它们能问鼎霸主地位的秘诀。

　　拥有气囊的好处

　　虽然鸟类是恐龙的直系后裔，但我们一般认为，鸟类的气囊系统是为了飞行的目的进化而来的，而按沙克纳的观点，在地上爬行的恐龙已经具备了气囊系统。如何证实这一点呢?

　　虽然气囊是肉质的，不容易变成化石，但它们也可以留下明显的迹象。以鸟类为例，气囊经常突出到脊椎骨中，在骨骼中形成凹陷，有时甚至是空洞——所谓的气孔。我们在恐龙的骨头上看到了这种情况吗?

　　在过去的10年中，古生物学家从阿根廷卡里萨尔盆地的晚三叠纪岩石中发掘出了大量新恐龙化石。其中有一个物种被命名为Ingentia prima(意为“第一只巨兽”)。这是已知的块头超过大象的最古老恐龙。他们发现，它的骨架上确实布满了孔洞，这表明气囊在这种恐龙身上已经广泛分布。

　　有这样一个呼吸系统，为它们提供了许多生存优势。首先，由于气囊遍布全身，恐龙的祖先能够高效地吸收氧气，考虑到当时的空气污染和氧气含量的下降，这一点很重要。其次，空气在全身循环，可以帮助它们保持凉爽。这反过来又能支持快速的新陈代谢和快速生长。最后，气囊在骨骼中产生的孔洞，可以减轻恐龙骨骼的重量。

　　所有这些因素加在一起，使恐龙不仅劫后余生，而且还可以朝着大型化的方向进化。而恐龙的近亲拟鳄类就没有这么幸运，它们的化石中没发现有气囊的痕迹。