6600万年前结束的白垩纪晚期是一个动荡不安的时期。就像甲龙在它们的铠甲化石中留下了野蛮的痕迹。尖刺从他们的肩膀上长出来。一排又一排的骨板覆盖在他们的背上。它们的体积低且受到良好的保护,重量可达一吨或更多,它们的建造就像主战坦克一样。
与背部相比,他们的头部缺乏戏剧性。其他恐龙有华丽的褶边和嵴或下巴,充满了香蕉大小的咀嚼器。不是装甲恐龙,它们的头四四方方,很小。
甚至粉丝们“通常不会想太多”这些头骨,说贾森·M·伯克,纽约理工学院的脊椎动物古生物学家。
或者,至少,直到伯克的一些同事在俄亥俄大学劳伦斯·M·威特默的带领下,用数字方式撬开了甲龙头骨。根据周三发表的一项研究,古生物学家发现了什么在日记中公共科学图书馆一号,可以解释这些行走的坦克如何避免在史前的阳光下煮沸它们的大脑。
伯克说,威特默使用 CT 扫描仪(与医疗中心使用的技术相同)追踪了长而曲折的气道,这些气道像“疯狂的吸管”一样卷曲。
没有人知道这些鼻环的用途。也许这些回旋有助于发声,或者赋予动物优越的嗅觉。
还有第三种可能的解释,生物学家称之为温度调节。大多数脊椎动物必须将身体维持在一个狭窄的温度范围内。
对于较小的动物,尤其是那些生活在寒冷气候中的动物,体温调节通常被视为防止热量损失。但大型动物由于持有大量热量,因此面临着相反的问题。
大脑等娇嫩器官对于保持凉爽尤为重要。 “神经结构确实不喜欢经历温度的快速变化,”伯克说。装甲恐龙一定特别脆弱。
它们不仅体积庞大,这意味着它们积累了大量的身体热量,而且它们的大脑体积较小,表面积与体积之比很高,这意味着头部很容易获得或失去热量。炸一个甲龙头并不需要太多的时间。
伯克和威特默,以及 Wm。威特默实验室的博士后研究员鲁格·波特(Ruger Porter)最近创建了一个详细的计算机模型,用于跟踪热量通过动物鼻子时的情况。伯克在俄亥俄大学研究生研究中进行了这项工作,他是第一个使用计算流体动力学来模拟恐龙鼻子组织的人。
通过对保留软组织的化石头骨进行 CT 扫描,科学家们重建了两种装甲恐龙的通道和血管。当他们在数字空间中展开鼻疯狂吸管时,这些通道首尾相连,长度是恐龙头骨的 1.4 至 2 倍。
他们还估算了恐龙需要多少能量才能将白垩纪的一口空气(估计约为 60 度)加热到 35 摄氏度(95 华氏度)左右的体温。这些温度是非常粗略的估计,但却是合乎逻辑的。
加拿大皇家泰瑞尔博物馆的古生物学家迦勒·M·布朗 (Caleb M. Brown) 表示:“对体重、肺容量和体温等数据的估计,这些都被纳入模型的参数中,是根据支持文献得出的。”参与这项工作。无论如何,他说,确切的数字并不重要。
“重要的是这些总体趋势。”
要将一次呼吸加热到甲龙恐龙(一种甲龙恐龙)的体温,需要超过 1.5 卡路里的热量。 (大约三次呼吸就能燃烧一杯生菜中的卡路里。)
换句话说,循环通道从血管中吸取热量。这使流向肺部的空气变暖,同时冷却气道附近的血液。
研究作者表示,血管网络将冷却的血液输送回大脑,就像通过发电厂输送的冷却水一样。
布朗说,这个模型“非常令人信服地表明,两种装甲恐龙的曲折鼻道在吸入时可以有效地加热和湿润空气,并在呼气时冷却和干燥空气。”(威特默实验室/俄亥俄大学)
尽管这有力地支持了体温调节假说,但科学家们并未排除其多种用途。伯克说,也许弯曲的鼻子也降低了它们叫声的音质。
装甲恐龙的呼吸方式与当今现存最大的动物不同。犀牛大小的甲龙的呼吸频率可能是犀牛的三分之一左右。通过这些通道吸入空气意味着空气需要很长时间才能到达肺部。爆发高活动是很困难的。
“他们可能不需要做很多跑步,”伯克说。在极少数情况下,当这些恐龙不得不爬行时,甲龙有可能变成了用嘴呼吸的动物。
2018 ©华盛顿邮报
本文最初发表于华盛顿邮报。