說到恐龍
對於大多數人而言
首先映入腦海的就是「巨大」
那麼恐龍為何能擁有
龐大的體型呢
恐龍中出現過體型最大的陸生植食性動物——巴塔哥泰坦龍，最重的陸生肉食動物——雷克斯暴龍。
雖然說恐龍當中也有小個子，如在樹林間攀爬營生的胡氏耀龍，嘗試四翼飛翔的顧氏小盜龍。但總體而言，恐龍生存的年代的確可以說是巨人的時代。
今天我們來研究一下：
是什麼決定了恐龍體型大小？
體型大型化的「天花板」是什麼？
恐龍是如何突破體型極限的？
圖源http://www.gxmuou.com/jiankang/19218.html
恐龍體型
關於恐龍的體型，有一種說法是：中生代（三疊紀、侏羅紀和白堊紀）的氧氣含量比較高，因此一些恐龍才有了如此巨大的體型。那麼，事情真的是這樣嗎？
我們知道，恐龍尚未滅絕，現今的鳥類就是恐龍的後代，我們常吃的禽類——家雞就屬於一類獸腳類恐龍。如果氧氣含量高了，恐龍這類脊椎動物體型就大，那麼我們為什麼不在高氧環境下養雞呢？
實際上，就脊椎動物而言，呼吸系統對空氣中氧氣的利用模式是非常主動的。其中，尤其以現生鳥類為甚。鳥類相對於其他脊椎動物，有一個獨特的呼吸系統，叫做「雙重呼吸系統」。
鳥類遍布身體的氣囊，吸收和吐納空氣，讓空氣在肺部來回通過兩次。這種呼吸系統相對於哺乳動物（比如說人）來說更有效率。
並且這種呼吸方式還可以根據環境變化來相對主動地調節呼吸效率，更好地利用環境中的氧氣。
舉例來說，高原上的雄鷹可以在氧氣非常稀薄的高空飛行，在高海拔的山地築巢生活，說明它們的呼吸效率是非常高的，這樣，低氧環境就影響不了它們的體型大小。
恐龍和鳥具有一樣的雙重呼吸系統
圖源：https://www.gizmodo.jp/2017/02/birds-change-how-to-use-gene.html
而這種「神一樣的呼吸系統」，在恐龍裡面同樣存在。古生物學研究發現，這種呼吸系統正是鳥類祖先——恐龍們留給它們的「寶貴遺產」之一。
科學家不但在鳥類的近親獸腳類恐龍骨骼上發現了氣腔的痕跡（這些氣腔就是氣囊所在之處），也在親緣關係稍遠的蜥腳類龍中發現了這種結構，而蜥腳類龍恰恰就是體型最為龐大的一類恐龍。
簡單來說，蜥腳類恐龍實際上有一個非常高效的呼吸系統，對空氣中的氧氣利用率極高，類似鳥類。因此，空氣中平均氧氣含量的波動，應該對這類恐龍日常生活影響不大，不會存在氧氣高了體型就變大，氧氣少了體型就變小的情況。
蜥腳類恐龍，圖源百度百科
除了氧氣含量，還有很多其他的說法，比如植物中碳和氮的比值，環境溫度會影響恐龍的體型。實際上，和氧氣含量的答案都是一樣的，這些與恐龍生長息息相關的環境因素，是恐龍生活必不可少的部分，也都屬於決定恐龍體型大小的原因之一。換言之：
1、不同恐龍類群的巨型化是不能用同一個或者一組環境因素解釋的。
2、有一些類群（如蜥腳類）的恐龍，它們甚至突破了體型大型化的「天花板」，那是因為它們生物本身的特殊原因。
因此，真正的大型化的原因，應該從恐龍自身上面去找。
體型大型化的「天花板」
實際上，所有動物都是不會無限制的生長的。對於每一類動物而言，都有一種或多種條件去限制其體型的增長。
拿我們熟悉的大象來舉例：大象屬於長鼻類，長鼻類中的成員其實在很早就演化出了與現在非洲象相當的體型，成為陸地上最大的動物。
然而自那之後，雖然各種類群長鼻類興衰往復，但它們的體型並沒有更進一步。也就是說，有一個隱藏的體型「天花板」在限制它們的增大。
構成「天花板」的因素很多，比較重要的包括咀嚼、運動、食物來源、繁育方式等。拿咀嚼舉例，咀嚼是需要時間，消耗能量的。
每一個動物的一天，都是一樣長的（24小時）。假設動物a的進食模式是每天最多進食八個小時，一天獲得體重增加1kg，一年體重增加365kg，再乘上壽命，得到的數值就是這種動物的體重上限了。因此，如果咀嚼效率不提升，這類動物就很難攝入更多的能量和物質，就不能變得更大。
另一個「天花板」因素是哺乳動物的胎生系統。這種系統運作非常耗費母親的能量，一般而言，動物越大，它的胎兒也就越大，胎兒在母體內孕育的時間就越久，因此整個繁殖過程就會變長，而繁殖周期過長會導致它們快速走向滅絕。
突破體型極限
恐龍的巨型化不是沒有道理的，因為它們打破了一個個體型大型化的「天花板」。
鴨嘴龍類是一類大型鳥臀類植食性恐龍，它們也是僅次於蜥腳類恐龍的第二大體型的植食性恐龍類群。
它們其實沒有突破咀嚼的「天花板」，但是它們演化出了一種遠比現在哺乳動物牙齒高效的咀嚼方式或者說結構（齒板tooth battery），所以是鴨嘴龍類把這個「天花板」抬高了，體重可以達到幾十噸。
鴨嘴龍類的齒板，圖源
https://www.agefotostock.com/age/en/Stock-Images/Rights-Managed/MEV-10850724
而最大的恐龍，蜥腳類恐龍，可以說是突破了咀嚼的極限。因為它們吃東西根本就不咀嚼。
蜥腳類恐龍沒有發達的咀嚼系統，也沒有胃磨（胃石加蠕動）系統，它甚至可以把食物從消化道末端一直堆到脖子。
吃進去的植物在高溫和消化酶，也有可能是微生物的作用下分解產生能量，維持這個系統運作。蜥腳類恐龍本身很懶，身體重的部分不用怎麼動，只要把身體挪到一片林子裡面，剩下的動脖子就行了，吃完之後換下一片。
蜥腳類的長脖子，是它們高效進食的重要「武器」
圖片來源維基百科
蜥腳類恐龍在低能耗的情況下，高速的獲得能量，自己消耗的還少。同時，它們也有類似鳥類的雙重呼吸系統，可以有效的維持大量氧氣供應，使得食物得到很好地消化吸收，維持很高的代謝。
總結而言，蜥腳類恐龍是脊椎動物演化史上的一個異類，它們本身擁有的一系列有利於大型化的結構和生理特徵才造就了這個類群的大體型。
目前對恐龍體型演化的研究，一般認為不同類群的恐龍體型變化原因是不同的。不像無脊椎動物，脊椎動物的體型演化方式是非常主動的，不同環境條件下都有適應這個環境並演化到大體型的動物類群。
一隻成年藍鯨，圖源
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%93%9D%E9%B2%B8#/media/File:Blue_Whale_001_body_bw.jpg
很多人認為，自從人類出現後，動物的體型好像都變得比較小了，那動物界還存在像恐龍一樣體型龐大的動物麼？其實是存在的，人類已知體型最重的脊椎動物，也就是藍鯨，就與人類一起生活在這個時代。
參考文獻：
1.徐星 & 趙祺. 恐龍巨型化研究進展. 科學通報 61, 695-700 (2016).
2.Sander,P. M. et al. Adaptive radiation insauropod dinosaurs: bone histology indicates rapid evolution of giant body sizethrough acceleration. Org Divers Evol4, 165-173, doi:Doi10.1016/J.Ode.2003.12.002 (2004).
3.Hummel,J. & Clauss, M. in Biology of thesauropod dinosaurs-Understanding the lift of giants (eds N Klein, K. Remes, C. T. Gee, & P MSander) 11-33 (Indiana University Press,2011).
4 .Sander,P. M. An Evolutionary Cascade Model for Sauropod Dinosaur Gigantism - Overview,Update and Tests. Plos One 8, e78573, doi:10.1371/journal.pone.0078573(2013).
5. Sander,P. M. et al. Biology of the sauropoddinosaurs: the evolution of gigantism. BiologicalReviews 9999 (2010).
來源：中國科普博覽、科普中國
原標題：《天天科普 | 恐龍可以那麼大，人類為什麼不行？》
閱讀原文