由于超级高效的鸟状肺,恐龙可能占据了史前地球的主导地位



  • 2019-05-11
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根据发表在杂志上的一项研究,恐龙能够在史前地球的氧气稀薄的大气层中茁壮成长,因为它们具有超高效的鸟类肺,这可能使它们在竞争中占据优势

鸟类是一群被称为兽脚类恐龙的恐龙 - 它们具有复杂的呼吸系统,可以在身体周围泵出足够的氧气来维持动力飞行。 然而,这种高效系统是否首先在鸟类中进化 - 这些是技术上活的(禽类)恐龙 - 或灭绝的(非禽类)恐龙,长期以来一直不清楚。

“恐龙是一群迷人的动物,对恐龙生物学有许多悬而未决的问题,”曼彻斯特大学研究的第一作者罗伯特布罗克赫斯特告诉新闻周刊 “他们跑得多快?他们是热血吗?恐龙是如何呼吸的?[这些问题]不经常被问到,但它们与肺部进化密切相关,因为氧气可用性对动物的设定有根本限制能够。“

“非鸟类恐龙的呼吸系统多年来一直是大量研究的主题,旨在揭示恐龙家族现已灭绝的成员的生物学,以及了解现代恐龙的起源和演变。鸟类和爬行动物,“布罗克赫斯特 。

在这项研究中,研究人员使用CT扫描仪将16只恐龙的肺腔与29种现代鸟类(如鸵鸟)和4只活鳄鱼(如鳄鱼和鳄鱼)的肺腔进行比较 - 这是一个共同的群体。祖先有鸟类和恐龙。

“我们去了英国和美国的博物馆,对不同恐龙的骨骼进行3D扫描和拍照,并将这些骨骼与最亲近的亲戚,鸟类和鳄鱼的骨头进行比较,”Brocklehurst说。 “我们对肋骨和椎骨的形状特别感兴趣,因为它们充当肺周围的结构支撑并与肺结构相关联。”

扫描结果显示,所有恐龙的椎骨形状与鸟类的形状相似,而不是爬行动物。 此外,恐龙椎体侵入肺腔,就像活鸟一样。

“在鸟类中,肺腔皱缩,肋骨从椎骨突出并嵌入肺组织,”Brocklehurst说。 “这有助于为鸟类的肺部提供结构支持,这些肺部通过特殊的气囊不能移动和通风。”

superlungsga 艺术家的恐龙的例证。 中国科学院

“我们认为一些恐龙会让肺更像鸟类,而其他恐龙则会像爬行动物一样,但事实并非如此。 我们扫描的每个恐龙样本看起来都像我们扫描的鸟类,“Brocklehurst说。

此外,在CT扫描中,研究人员检查了从鳄鱼和鸵鸟身上取出的肺部,发现每只动物的器官周围的骨骼支撑非常不同。

虽然鳄鱼的肺腔是光滑的,允许肺和其他内脏器官在空气进出时滑动,但鸵鸟的肺腔被发现在恐龙中皱起或折叠。

这项分析表明,所有非禽类恐龙都有肋骨关节 - 将肋骨连接到脊柱的关节 - 这种关节在结构上更像鸟类,而不是鳄鱼。

“我们的主要研究结果是,恐龙具有与活鸟类似的骨骼解剖结构,肋骨和椎骨以类似的方式连接,并为肺部提供类似的结构支撑,”他说。 “从这一点来看,我们可以推断出恐龙有一种类似鸟的肺。不幸的是,明确证明这一结果的唯一方法就是找到化石肺组织,这对于恐龙来说是没有人的。”

有效的鸟状肺可能使恐龙在中生代(2.5至6600万年前)的氧气稀薄的大气层中适应和茁壮成长。

“鸟类的肺部在从空气中提取氧气方面效果特别好,即使空气中的氧气浓度相对较低,例如海拔高度,”Brocklehurst说。 “在中生代时代,当恐龙统治世界时,空气中的氧气含量比现在少。像鸟类一样的肺可能让恐龙比其他动物更好地应对这种低氧。”

他说:“像鸟一样的肺也会给恐龙提供维持快速新陈代谢和大量体力活动所需的氧气。” “这对我们通常如何看待恐龙有影响 - 不是迟钝,冷血和'爬行动物',而是活跃的,温血动物的,更像鸟类。

据Brocklehurst说,由于鸟类是现代恐龙,如果一些更先进,更像鸟类的恐龙具有类似鸟类的肺(例如Velociraptor),那就不足为奇了。 研究人员说,令人惊讶的是,他们在所有恐龙中发现了类似鸟类肺部的证据,甚至是早期更为原始的恐龙。

曼彻斯特大学的研究报告的合着者比尔塞勒斯说:“即使是最早进化的恐龙都有类似鸟类的肺,这也可以解释为什么恐龙会成为他们时代的主要动物物种。”在声明中。

“其他动物组织可能根本不具备适合从空气中提取氧气的肺部。 这种简单的进化差异可能让恐龙统治世界。“

本文已更新,包括Robert Brocklehurst的其他评论。




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