給滅絕的恐龍稱體重,總共分幾步?

2020-11-29 騰訊網

地球的生命長河流淌了逾四十億年,王朝興替,風雲變幻。所謂「城頭變幻大王旗」,在一次次絕滅事件和生命輻射的交替循環之中,不同的生物群落興衰往復。人類回顧演化歷史的時候,往往會選取代表性的某些門類生物,稱之為「某某時代」。

而中生代,就被稱為「恐龍的時代」。提起恐龍,大家最先想起的一個成語是什麼呢?那一定是「龐然大物」了。動輒數噸甚至數十噸的體重,對於生活在21世紀的我們來說,充滿了衝擊力。

那麼,大家有沒有想過,我們想了解自己的體重,站上體重秤就可以。但對於恐龍來說,除了僅存的鳥類這一支後代,其他恐龍早已滅絕。沒有實物,如何才能根據僅存的骨骼化石,估計出恐龍生前的體重呢?

恐龍並不是全都那麼大

圖表1這是最代表著「巨獸時代」中生代生態圖景復原:十噸左右的大型獸腳類恐龍在平原上集群獵食幾十噸重的蜥腳類恐龍。這種體量的捕食者和被捕食者之間的衝突,在地球歷史上是前無古人,也是後無來者的。圖片來源: https://dinooftheweek.blogspot.com/2012/10/drawing-out-new-map.html

圖表 2 綠紫耳蜂鳥,體重僅4到5克。 圖片來源:維基百科

如何估計恐龍的體重?

這兩種估算思路有什麼不同呢?

圖表 3 這個模型現在還保存至美國紐約的美國國家自然歷史博物館內,即使以今天的標準看,這也是一個不錯的復原模型(圖片來自參考文獻2,原始照片展覽於美國自然歷史博物館)。

圖表 4 我們可以見到,對於霸王龍這種人類了解最為詳細的恐龍,它的復原在過去一個世紀,也經歷了很多變化。圖片來源:維基百科 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:T._rex_old_posture.jpg

圖表 5 Grant Hurlburt 在1999年發表的一種通過對化石裝架拍幾張照片,就可以構建簡單二維-三維模型,進而估計體型、體重的方法。圖片來源:Hurlburt, 1999。

那麼,現生動物參考方法又是如何估算恐龍體重的呢?

圖表 7 Anderson 1985 年發表的哺乳動物股骨和肱骨周長的和與其體重的回歸關係。圖片來源:參考文獻2

那麼這種方法,可以用到滅絕動物當中麼?

圖表 8 Campione 等人於2012年發表,並由Benson等人逐漸完善的四足行走的兩類恐龍,鳥臀類恐龍(藍色)和蜥腳類恐龍(紅色)體重估計經驗公式。其他擬合線為現生動物體重估計擬合線。圖片來源:參考文獻2

哪種估測方法更好用?

圖表 9 以射箭為例。左上,高準確度,高精密度;右上,高準確度,低精密度;左下,低準確度,高精密度;右下,低準確度,低精密度。恐龍體重估計的兩種方法,經過評估。體積-密度法類似情況接近左下,現生動物參考方法的情況接近右上。圖片來源:維基百科

參考文獻:

1.Hurlburt G. Comparison of body mass estimation techniques, using recent reptiles and the pelycosaur Edaphosaurus boanerges[J]. Journal of Vertebrate Paleontology, 1999, 19(2): 338-350.

2.Campione N E, Evans D C. The accuracy and precision of body mass estimation in non‐avian dinosaurs[J]. Biological Reviews, 2020.

3.O』Gorman E J, Hone D W E. Body size distribution of the dinosaurs[J]. PLoS One, 2012, 7(12): e51925.

4.Lee, M. S. Y., Cau, A., Naish, D. & Dyke, G. J. Sustained miniaturization and anatomical innovation in the dinosaurian ancestors of birds. Science345, 562-566, doi:10.1126/Science.1252243 (2014).

5.Brusatte, S. L., Lloyd, G. T., Wang, S. C. & Norell, M. A. Gradual assembly of avian body plan culminated in rapid rates of evolution across the dinosaur-bird transition. Current Biology 24, 2386-2392, doi:10.1016/j.cub.2014.08.034. (2014).

6. Benson, R. B. J., Hunt, G., Carrano, M. T. & Campione, N. Cope's rule and the adaptive landscape of dinosaur body size evolution. Palaeontology 61, 13-48 (2018).

7.Benson, R. B. J. et al. Rates of dinosaur body mass evolution indicate 170 million years of sustained ecological innovation on the avian stem lineage. Plos Biology12, e1001853, doi:10.1371/journal.pbio.1001853 (2014).

8.徐星, 趙祺. 恐龍巨型化研究進展[J]. 科學通報, 2016 (7): 695-700.

文章來源：科普中國網

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