在缺氧的中生代,應(yīng)該沒有什么東西能夠快速移動。但是猛禽可以跑64公里每小時。他們的秘密武器是像鳥一樣超高效的肺。一項新的研究表明,猛禽的肺可以持續(xù)泵送大量氧氣。這種獨特的適應(yīng)性可能會給所有恐龍帶來競爭優(yōu)勢。
古生物學(xué)家很早就知道,鳥類作為滅絕恐龍的一個分支的后代,擁有不同尋常而復(fù)雜的呼吸系統(tǒng),這為它們的飛行提供了強(qiáng)大的動力。但他們一直在爭論這些超級肺是只出現(xiàn)在鳥類身上,還是更早出現(xiàn)在恐龍身上。
與人類和其他肺部可以膨脹和收縮的哺乳動物不同,鳥類的肺部是僵硬的。沿著肺部生長的特殊氣囊承擔(dān)著讓空氣通過肺部的負(fù)擔(dān)。在肺部,氧氣擴(kuò)散到血液中。同時,鳥類的肺與脊柱和肋骨相連,形成胸腔的“天花板”。所有這些都有助于保持肺部固定。一個被稱為肋椎關(guān)節(jié)的“連接器”(肋骨與脊柱相連的地方)提供了進(jìn)一步的支撐。這種裝置能夠?qū)崿F(xiàn)氧氣的連續(xù)流動,并且比肺部充氣和放氣需要更少的能量。它還使研究化石的古生物學(xué)家能夠通過分析周圍的骨骼來更多地了解鳥類的肺。
為了確定這些超級肺是何時進(jìn)化的,英國曼徹斯特大學(xué)的古生物學(xué)家羅伯特布羅克赫斯特和威廉塞勒斯與美國路易斯安那州立大學(xué)的生物學(xué)家艾瑪沙赫納合作,借助計算機(jī)模型進(jìn)行研究。他們比較了多種鳥類和不會飛的恐龍物種的骨骼特征的形狀,如刺和肋骨。
許多恐龍的肺結(jié)構(gòu)與鳥類相似,包括大型食肉獸腳類恐龍,如猛禽和棘龍。該團(tuán)隊在最近發(fā)表的英國《皇家學(xué)會開放科學(xué)》中報告了這一發(fā)現(xiàn)。這些恐龍的肋關(guān)節(jié)和骨骼“天花板”像鳥類一樣由脊骨和肋骨組成。其中,后者有助于保持肺部僵硬。
研究小組的結(jié)論是,所有這些都表明恐龍擁有與鳥類相同類型的高效呼吸器官。布羅克赫斯特說,這些超級肺可能有助于解釋為什么恐龍主宰了地球,并在空氣稀薄的中生代持續(xù)擴(kuò)散。當(dāng)時空氣中只含有10%~15%的氧氣,遠(yuǎn)低于現(xiàn)在20%的氧氣含量。
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