摘要:动物的体温调节方式有两种,分别是自身代谢产热以及从外界环境中摄取热量,通过前者维持体温的动物被称为“内温动物”,后者被称为“外温动物”。
恐龙是冷血
动物吗?
动物的体温调节方式有两种,分别是自身代谢产热以及从外界环境中摄取热量,通过前者维持体温的动物被称为“内温动物”,后者被称为“外温动物”。
通常“内温动物”也叫做“温血动物”或“恒温动物”。这类动物可以自身产热,并将体温维持在某一恒定的水平,从而维持它们的日常活动,比如灵长类。 但是,并不是所有的内温动物都能维持体温。有些动物没有高精度的体温调节策略,但也可以通过自身代谢产生热量,比如金枪鱼、棱皮龟等。
温血动物
同样,“外温动物”又称“冷血动物”或“变温动物”,比如大多数的鱼类、爬行类 。它们内源性的代谢产热量很少,保温能力不强,但是从外界环境中摄取热量的能力较强,身体温度跟随环境温度变化而变化。所以这类动物受环境的影响较大,它们仅能在适宜温度的环境中生存。而且,它们的身体结构和行为习惯都会受环境温度的影响而发生一定变化,比如阳光强烈的中午,牛蛙会跳入水中避免阳光的直晒;蜥蜴可以通过改变皮肤的颜色减少对于阳光的吸收。
冷血动物
在常规印象里,恐龙属于爬行动物,所以理所当然的认为恐龙是冷血动物了。但是,随着古生物学家对于恐龙的认知逐渐加深,之前的观点也发生了改变,恐龙不是一个“彻头彻尾”的冷血动物,它们有内源产热的可能。
恐龙
来自恐龙蛋的直接证据
要想知道恐龙是否属于内源性产热的生物,一个最直接的方法就是给恐龙测体温,可是给已灭绝的物种测体温,其难度可想而知。但早在2014年,美国加州大学洛杉矶分校的学者就利用“团簇同位素(Clumped isotopes)”的方法测量了一下雌性恐龙输卵管的温度。
什么是团簇同位素呢?为什么它可以反映恐龙的体温?
当一个分子(或原子团)中含有两个或两个以上的重同位素时,这些同位素原子就被称作“团簇同位素”
什么是团簇同位素?
通常团簇同位素会在自然界中随机分布,但是含量极低。当处于某一个化学反应体系中时,团簇同位素的含量会比随机状态下高一些,并且它的含量与反应温度具有一定的相关性。矿石形成的过程就是一种化学反应,由此碳酸盐团簇同位素温度计便应运而生。通过测量碳酸盐中重同位素信号的强弱,便可以确定矿物形成时的温度。
测量团簇同位素的仪器
注:通过高分辨质谱仪使样品离子化,之后经过电磁场发生偏转,再使用离子计数器,最后获得样品同位素组成。
恐龙的体内也有一些矿物质成分,比如牙齿、骨骼、蛋壳等坚硬的组织,它们主要的组成成分是碳酸盐,并且这些组织肯定在恐龙生前就完成了矿化。所以,碳酸盐团簇同位素温度计可以作为测量恐龙生前体温的方法之一。
现在方法有了,选择什么材料来测量就成了解决问题的关键。为什么会选择雌性恐龙的输卵管呢?
用于测量的材料需要能够反映生物的体温,这就需要选择被包裹进组织内部的结构。像是牙齿这种半裸露在外的硬组织不能准确的反映恐龙体温,骨骼的改建决定了骨骼在恐龙的一生中变化程度较高,所以它不能稳定地体现恐龙生前体温。
这时“恐龙蛋”就像光一样照亮了选材难题。
引自: th.bing.com
恐龙蛋形成于雌性恐龙的输卵管,同时蛋壳的矿化就发生在输卵管中,所以检测蛋壳形成时的温度,就可以直接反映输卵管的温度。输卵管是位于恐龙体内的结构,所以检测输卵管的温度,就相当于测量了恐龙核心区域的温度。
示意图
来看一下科研人员测温的结果吧!
纵坐标是蛋壳反映出来的动物体温,可以看到,恐龙的体温和现代哺乳动物(如:鸭嘴兽、澳洲针鼹等动物)及鸟类接近,而且高于当时的环境温度(研究人员也测量了化石埋藏地层的温度,用于反映当时的环境温度)。这说明恐龙具有 内源性产热的可能。
蛋壳温度的实验结果
修改自:Robert et al. 2014
但是,不同恐龙的体温并不恒定,有些可能没有调节体温的能力,比如窃蛋龙的体温要低于泰坦巨龙。这又引出了一个新的概念“中温动物”,这类生物可以内源产热,但是不能将体温维持在恒定的范围。而恐龙,就极有可能是中温动物。
不过,由于团簇同位素的方法还处在发展阶段,一些实验流程方面还有待改进,这也造成了有些实验结果明显偏离正常范围的情况发生,所以科学家们对恐龙的体温到底是多少还存在一些争议。
中温动物、变温动物和恒温动物
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来源:京津冀消息通