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要问世界上什么动物的脖子最长,你肯定会想到长颈鹿。确实,成年雄性长颈鹿的脖子能达到2米以上,地球上现有动物里,再也没有哪一种动物的脖子能超过长颈鹿的一半长了,像鸵鸟的脖子通常只有1米左右。
可是,如果与地球上已经灭绝的物种恐龙相比,长颈鹿的脖子长度就弱爆了。其中,有一种叫做“梁龙”的蜥脚类恐龙,生活于侏罗纪末期的北美洲。梁龙有大象的10倍大,长度可超过25米,体重可达120吨。而除了它们庞大的身躯,令人印象十分深刻的还有它们的脖子。它们的脖子有15米,是长颈鹿的6倍。
为何梁龙的脖子能长得那么长呢?为什么现在陆地上的动物都无法拥有那样惊人的脖子?最近,古生物脊椎学家为我们找出了问题的答案。
“狼吞虎咽”的结果
蜥脚类恐龙是恐龙早期演化的一个品种。第一批恐龙大约出现在2.4亿年前,不久后演化成3个分支:鸟臀类恐龙,后来进化成食草动物,三角恐龙和鸭嘴龙都是它们的后裔;前肢较小,主要靠后肢行走的食肉恐龙,后来分化成几个小分支,包括暴龙、鸟类和少数的具有长长的脖子的食草类动物;而第三类就是蜥脚类恐龙,出现在2.1亿年前,这类恐龙身体庞大,用4条腿走路,脖子长得吓人,梁龙就是其中的典型代表。
蜥脚类恐龙惊人的长脖子也许就是从它们的祖先那里继承来的。最早的恐龙都是用两条腿走路的,从鼻子到尾巴大约有1米长,而脖子约占总长度的三分之一。那时的它们很可能是杂食动物,利用牙齿吃叶子和一些小动物,或者撕扯一些较大的猎物,不过不咀嚼。虽然鸟臀类恐龙为磨碎植物进化出了巨大的牙齿,但食肉恐龙和蜥脚类恐龙却仍然保留着吞咽食物的习惯。
梁龙进食时,嘴张得非常大,然后将所有能塞在嘴里的植物一口吞下去。它们不咀嚼,而主要依靠肠子里的菌类分解食物来给它们提供营养。它们没有脸颊,小脑袋最主要的部分就是嘴,是一个进食入口。它们能吃多少,头就相应地有多大。体重在十几吨左右的梁龙头有25千克,体重25吨到40吨的长颈巨龙头重则为50千克。因此,相比其庞大的身躯而言,梁龙的头不算重,可以长出超长的脖子让头自如地上下、左右摇晃去吞食它们喜爱的植物。
而正是咀嚼这一活动,影响了其他动物脖子的长度。咀嚼的能量消耗很大,需要下颌、牙齿以及脸部肌肉等在一起相互配合才行。动物体型越大,吃的越多,咀嚼所需要的能量也越大,而长长的脖子显然是个不小的负担。因此,会咀嚼的动物脖子都长不长。在恐龙家族中,三角龙有可以咀嚼的牙齿,因此它的脖子既短又粗;现代陆地上大型食草动物如大象,由于有咀嚼的习性,即使身材庞大,脖子也是又短又粗,无法长长。对于仍保留着吞咽食物习惯的梁龙来说,长长的脖子正是它们能吃到高处树叶的优势。
奇特的颈椎与呼吸方式
梁龙之所以能拥有如此超长的脖子,还在于它们有很多的颈椎。哺乳动物只有7节左右的颈椎,而且颈椎的骨头都是实心的,这从内部限制了哺乳动物脖子的长度。而梁龙则拥有12到17节中空的颈椎,六七成都是空气,甚至有时空气占据的总比例能达到九成。这种空腔式的骨骼网,又轻又结实,长度与重量的比例达到了最优,使梁龙的颈椎能承受更长的脖子,据科学家估计,一个15米长的脖子重量大概只有6吨左右,而与一棵15米长的树相比,它的重量轻多了,仅有树木的40%。
虽然如此,为了维持平衡,支撑这样长的脖子还是需要一个巨大的、四平八稳的身体。尽管梁龙的祖先是用两条腿走路的,可是梁龙已经开始用四条腿来走路了,为的就是能更好地支撑超长的脖子,因为对于两足动物来说,维持平衡显然会更加困难,这就解释了为何其他两足恐龙的脖子只能长到2.5米左右,梁龙的脖子却可以长到十几米。
这么长的脖子其实会带来其他方面的困扰,比如呼吸问题。如果哺乳动物有这么长的脖子,它们的呼吸管道也需要这么长,但这样一根又细又软又长的管子,势必让呼吸变得困难,我们只要看下花园浇水用的长软管就知道了。不过,梁龙的呼吸方式与现存的哺乳动物很不同,更接近于鸟类的呼吸方式。我们知道,鸟类有哺乳动物没有的气囊。由于气囊的作用,鸟在吸气和呼气过程中都有新鲜空气通过肺部。而对于吸进氧气,呼出二氧化碳的哺乳动物,只有一次有新鲜空气通过肺。这样,鸟类呼吸一次,其效果相当于哺乳动物呼吸两次。梁龙正是利用与鸟类相类似的呼吸方式解决了长脖子呼吸困难的问题。
进化出长脖子可以得到什么好处呢?最大的一个好处恐怕就是不挪地儿可以吃到更多的食物了。有了长脖子,它们既可以像长颈鹿一样吃到高处的叶子,也能像鹅那样轻松地从一侧转到另一侧吃尽大面积的植被。对于体型庞大、需要消耗很大能量的生物,这是一个莫大的好处。而且,有的科学家猜测,长脖子还可能会增加它们的性吸引力,从而提高繁殖后代的几率。
可是,如果与地球上已经灭绝的物种恐龙相比,长颈鹿的脖子长度就弱爆了。其中,有一种叫做“梁龙”的蜥脚类恐龙,生活于侏罗纪末期的北美洲。梁龙有大象的10倍大,长度可超过25米,体重可达120吨。而除了它们庞大的身躯,令人印象十分深刻的还有它们的脖子。它们的脖子有15米,是长颈鹿的6倍。
为何梁龙的脖子能长得那么长呢?为什么现在陆地上的动物都无法拥有那样惊人的脖子?最近,古生物脊椎学家为我们找出了问题的答案。
“狼吞虎咽”的结果
蜥脚类恐龙是恐龙早期演化的一个品种。第一批恐龙大约出现在2.4亿年前,不久后演化成3个分支:鸟臀类恐龙,后来进化成食草动物,三角恐龙和鸭嘴龙都是它们的后裔;前肢较小,主要靠后肢行走的食肉恐龙,后来分化成几个小分支,包括暴龙、鸟类和少数的具有长长的脖子的食草类动物;而第三类就是蜥脚类恐龙,出现在2.1亿年前,这类恐龙身体庞大,用4条腿走路,脖子长得吓人,梁龙就是其中的典型代表。
蜥脚类恐龙惊人的长脖子也许就是从它们的祖先那里继承来的。最早的恐龙都是用两条腿走路的,从鼻子到尾巴大约有1米长,而脖子约占总长度的三分之一。那时的它们很可能是杂食动物,利用牙齿吃叶子和一些小动物,或者撕扯一些较大的猎物,不过不咀嚼。虽然鸟臀类恐龙为磨碎植物进化出了巨大的牙齿,但食肉恐龙和蜥脚类恐龙却仍然保留着吞咽食物的习惯。
梁龙进食时,嘴张得非常大,然后将所有能塞在嘴里的植物一口吞下去。它们不咀嚼,而主要依靠肠子里的菌类分解食物来给它们提供营养。它们没有脸颊,小脑袋最主要的部分就是嘴,是一个进食入口。它们能吃多少,头就相应地有多大。体重在十几吨左右的梁龙头有25千克,体重25吨到40吨的长颈巨龙头重则为50千克。因此,相比其庞大的身躯而言,梁龙的头不算重,可以长出超长的脖子让头自如地上下、左右摇晃去吞食它们喜爱的植物。
而正是咀嚼这一活动,影响了其他动物脖子的长度。咀嚼的能量消耗很大,需要下颌、牙齿以及脸部肌肉等在一起相互配合才行。动物体型越大,吃的越多,咀嚼所需要的能量也越大,而长长的脖子显然是个不小的负担。因此,会咀嚼的动物脖子都长不长。在恐龙家族中,三角龙有可以咀嚼的牙齿,因此它的脖子既短又粗;现代陆地上大型食草动物如大象,由于有咀嚼的习性,即使身材庞大,脖子也是又短又粗,无法长长。对于仍保留着吞咽食物习惯的梁龙来说,长长的脖子正是它们能吃到高处树叶的优势。
奇特的颈椎与呼吸方式
梁龙之所以能拥有如此超长的脖子,还在于它们有很多的颈椎。哺乳动物只有7节左右的颈椎,而且颈椎的骨头都是实心的,这从内部限制了哺乳动物脖子的长度。而梁龙则拥有12到17节中空的颈椎,六七成都是空气,甚至有时空气占据的总比例能达到九成。这种空腔式的骨骼网,又轻又结实,长度与重量的比例达到了最优,使梁龙的颈椎能承受更长的脖子,据科学家估计,一个15米长的脖子重量大概只有6吨左右,而与一棵15米长的树相比,它的重量轻多了,仅有树木的40%。
虽然如此,为了维持平衡,支撑这样长的脖子还是需要一个巨大的、四平八稳的身体。尽管梁龙的祖先是用两条腿走路的,可是梁龙已经开始用四条腿来走路了,为的就是能更好地支撑超长的脖子,因为对于两足动物来说,维持平衡显然会更加困难,这就解释了为何其他两足恐龙的脖子只能长到2.5米左右,梁龙的脖子却可以长到十几米。
这么长的脖子其实会带来其他方面的困扰,比如呼吸问题。如果哺乳动物有这么长的脖子,它们的呼吸管道也需要这么长,但这样一根又细又软又长的管子,势必让呼吸变得困难,我们只要看下花园浇水用的长软管就知道了。不过,梁龙的呼吸方式与现存的哺乳动物很不同,更接近于鸟类的呼吸方式。我们知道,鸟类有哺乳动物没有的气囊。由于气囊的作用,鸟在吸气和呼气过程中都有新鲜空气通过肺部。而对于吸进氧气,呼出二氧化碳的哺乳动物,只有一次有新鲜空气通过肺。这样,鸟类呼吸一次,其效果相当于哺乳动物呼吸两次。梁龙正是利用与鸟类相类似的呼吸方式解决了长脖子呼吸困难的问题。
进化出长脖子可以得到什么好处呢?最大的一个好处恐怕就是不挪地儿可以吃到更多的食物了。有了长脖子,它们既可以像长颈鹿一样吃到高处的叶子,也能像鹅那样轻松地从一侧转到另一侧吃尽大面积的植被。对于体型庞大、需要消耗很大能量的生物,这是一个莫大的好处。而且,有的科学家猜测,长脖子还可能会增加它们的性吸引力,从而提高繁殖后代的几率。