長期以來，體型龐大的蜥腳類恐龍一直都在困擾著生物學家：它們為什麽能長到如此之大?為什麽在它們之前和之後沒有其他任何陸地動物能長這麽大?沒人能夠給出這些問題的令人信服的答案。不過，科學家現在有了一些全新的解釋。
在位於阿根廷首都布宜諾斯艾利斯的自然科學博物館裡，收藏著一塊巨大的恐龍椎骨。它有多大呢?可以這麽來比方：一塊人類椎骨你可以輕鬆地把它擱在手掌上；一塊大象椎骨你可以用兩隻手把它托住；而這塊恐龍椎骨大得超乎想象——你得用鏟車來裝它!這塊鋼彈1.6米的恐龍椎骨屬於生活在距今1億年前的一隻阿根廷龍，古生物學家估計它生前長35米，重80噸，是目前已知最大的陸地生物。
阿根廷龍是蜥腳類恐龍家族的成員之一，這個家族的成員中還包括有梁龍、腕龍和迷惑龍。蜥腳類恐龍的模樣很容易識別：長脖子，長尾巴，桶狀軀體，樹乾狀四肢。當然並非所有的蜥腳類恐龍都身形高大，但其中的“大個子”的確是陸地上最罕見的龐然大物。
沒有任何其他陸地動物擁有像阿根廷龍那麽龐大的身軀。當今世界最大的陸地動物是非洲象，雄性非洲象重約6噸；地球有史以來最大的陸地哺乳動物是生活在3000萬年前的巨犀，這是一種高6米的無角犀牛，重量超過15噸；
成年暴龍的體重只有7噸；最大的非蜥腳類恐龍是於1964年在山東省諸城縣發現的巨型山東龍，重約16噸，是目前所知世界上最高大的鴨嘴龍。
長期以來，蜥腳類恐龍前所未有的龐大體型困擾著生物學家：它們為什麽能長到如此之大?為什麽在它們之前和之後沒有其他任何陸地動物能長到這麽大?沒人能夠給出這些問題的令人信服的答案。不過，科學家現在有了一些全新的解釋。
最近6年來，德國古生物學家馬丁·桑德帶領一個由多名科學家組成的國際研究小組，一直都在攻克恐龍“巨型化”難題。現在，他們對於恐龍“巨型化”問題已經有了_一整套理論。他們的研究表明，蜥腳類恐龍具有一些獨特的生物學特性，而所有這些特性結合在一起，推動著它們的無以倫比的“巨型化”演化過程。
越長越大，越大越好：進化上的“柯普法則”
桑德的研究從19世紀的古生物學家愛德華·德林克·柯普的觀察結果著手。柯普曾注意到，動物譜系在進化過程中有一種逐漸變大的趨向：剛開始時個體較小，隨著時間推移，後代變得越來越大。生物學家把生物的這種越變越大的進化趨勢稱為“柯普法則”。
依據“柯普法則”，物種變大有著進化上的優勢——體型越大，被淪為獵物的風險越小，覓取食物和尋找配偶的競爭性越強。不過，大也有大的麻煩，比如大型動物更容易遭受滅絕厄運——體型大的動物需要更多的食物，繁殖速度卻不如體型較小的動物，所以當環境不利和食物匱乏時，它們要比體型小的動物更難渡過難關。從化石記錄看，許多超大型哺乳動物如巨犀等在地球上生存的時間極為短暫，而體型較小的哺乳動物在地球上生存的時間通常更長。
綜上，一方面，自然選擇促使動物越變越大；另一方面，這些動物卻要為龐大的身體付出巨大的代價。為生存而變大，因變大而消亡，這是大自然的一種平衡法則，它使得大多數陸地動物的體重不會超過10噸。
巨大的體型還會帶來其他一些問題，比如如何支撐龐大的軀體，如何為身體提供足夠的養料和氧氣，如何防止身體過熱，等等。那麽，龐大的蜥腳類恐龍是如何戰勝這些挑戰的呢?
與蜥腳類恐龍相似的恐龍最早出現於距今2.2億年前，隨即體型很快變大。距今2.1億年前出現了體重達15噸的伊森龍，這是最早的真正的蜥腳類恐龍之一。從那時開始，蜥腳類恐龍越變越大的趨勢—發不可收拾。隨著時間的推移，分布在地球各處的不同譜系的巨大蜥腳類恐龍不斷地向著“巨型化”演化。
又小又多的恐龍蛋：快速有效的繁衍方式
恐龍是如何越變越大的呢?上世紀90年代，有科學家提出了一個值得注意的重要因素：蜥腳類恐龍的繁殖方式。就像其他恐龍一樣，蜥腳類恐龍是通過生蛋來繁殖後代的(其他哺乳動物幾乎都是胎生的)。
一般來說，哺乳動物的體型越大，其後代的數量就越少，繁殖間隔期也越長。科學家推測，卵生的巨大恐龍避免了這方面的困擾。一窩恐龍蛋可以孵出很多恐龍後代，恐龍的身體雖然越長越大，卻絲毫不會影響到它們的繁殖率。大象每4年才生育一次，而巨大的恐龍在4年時間裡可產下數百個恐龍蛋。
由此，蜥腳類恐龍避免了大型哺乳動物通常會遇到的生育風險，而且每當面臨種群數量減少危機時，恐龍種群數量回升的潛力也比大型哺乳動物要大得多。對恐龍化石蛋的研究支持了科學家的推測。蜥腳類恐龍留下了大量的恐龍蛋和窩巢化石記錄，有些蛋中甚至還有保存完好的胚胎組織。恐龍蛋的大小與鴕鳥蛋相仿或稍小一點，一窩恐龍蛋通常有八個之多。
讓桑德大為驚訝的是，成年蜥腳類恐龍的身體如此龐大，相比之下，它們的蛋就小得不成比例了。他說，“生物個體能量的很大一部分通常都用於繁殖後代，而至少重達5噸的蜥腳類恐龍母親，一次產卵總重量卻只有24千克。看來它們一年中要產幾次卵，否則其繁殖能力就太低了。”由於在恐龍窩巢化石及其附近沒有找到親代撫育的痕跡，這似乎表明成年蜥腳龍雖然擁有多產卵勤產卵的能力，但對後代缺乏親代關懷。
然而，卵生以及缺乏親代關懷，既不能表示所有的恐龍都是卵生的，也不能表示恐龍都不怎麽照顧它們的後代。那麽，關於恐龍繁衍生育的事實真相究竟是什麽呢?桑德決定尋找其他證據來揭開這個謎底。
恐龍能夠長這麽大，顯然其生長速度是很快的。研究人員將恐龍骨頭化石切成薄片放在顯微鏡下進行觀察，發現大多數恐龍的骨頭上都有生長線，類似於樹的年輪，這些生長線標誌著恐龍時快時慢的間歇性生長過程。但桑德發現蜥腳類恐龍的骨頭並非如此，它們的生長過程與哺乳動物和鳥類一樣，呈連續生長模式。桑德總結說，蜥腳類恐龍的新陳代謝速率很快，所以它們能夠很快長成龐然大物，而其他恐龍都沒有蜥腳龍這麽快的生長速度。
桑德的研究小組對重達30噸的亞洲蜥腳龍——馬門溪龍進行了研究，結果發現，由於生長速度迅速，馬門溪龍的體重增加十分驚人，處於生長高峰期的馬門溪龍的體重每年增加達2噸，相比之下，非洲象的體重每年最多隻增加200千克。
獨特的呼吸系統和消化系統：適應“巨型化”發展
生長迅速固然是好事，但對蜥腳類恐龍來說，當其體型達到極其龐大的程度時，它們將如何應對身體和生存的需要呢?蜥腳類恐龍的體型基本上都是長脖子、小腦袋、巨大的桶狀身軀，還有粗短的四肢。桑德和其他研究人員認為，恐龍獨特的身體結構是其能夠承受巨大身軀的關鍵。
上世紀80年代，芬蘭科學家傑爾基·霍坎南對恐龍如何支撐和移動龐大的身軀進行了專門研究。他通過分析大型動物的骨頭和肌肉力量，認為即使是最大的蜥腳類恐龍，其體型也沒大到超出極限。他認為，龐大的蜥腳類恐龍雖然如此笨重，但長得更大一些應該是不成問題的。
如果說還有什麽問題的話，那就是它們如何獲得足夠的氧氣。有科學家回答了這個問題，認為蜥腳類恐龍擁有與鳥類一樣的肺部結構：鳥類呼吸系統的效率遠高於哺乳動物，當它們吸氣時，肺部和氣囊中充滿空氣；當它們呼氣時，氣囊裡的新鮮空氣湧出取代肺部的空氣，這意味著肺部始終擁有新鮮空氣。鳥類每呼吸一次獲得的氧氣是哺乳動物的2，5倍。
據此可知，蜥腳類恐龍的呼吸系統與鳥類十分相似，對支撐其龐大身軀多有助益。首先，解決了充分獲取氧氣的問題；其次，氣囊位於脊椎附近，這在很大程度上有助於減輕體重(在已發現的阿根廷龍的巨大的脊椎骨上布滿了氣囊空腔，數量眾多的氣囊減輕了恐龍身體所承擔的重量)；最後，與鳥類相仿的呼吸系統還幫助恐龍解決了另外一個問題：不致使體溫升得太高，因為較高的新陳代謝率，巨大的身軀，再加上較小的表面積與體積之比，往往會給恐龍身體降溫帶來很大麻煩。科學家推測，身形巨大的蜥腳類恐龍很可能像鴕鳥那樣通過呼吸來給身體降溫。
那麽，重達80噸的動物又如何獲取足夠的食物呢?對此科學家的解釋是，當今最大的陸地動物都是素食者，它們通過食用大量營養貧乏的植物維持生命。儘管沒有足夠的如水果、果實等高營養食物來滿足大型動物的需要，但草、樹葉和樹枝等卻遍地都是。
恐龍等巨型動物食量驚人，以彌補草葉樹枝之營養不足。比如，大象每天用於進食的時間多達18個小時，每天要吃掉200千克植物。巨大的蜥腳類恐龍每天能吃掉1噸植物，如此恐怖的“工作量”，它們是如何做到的呢?桑德認為，恐龍的長脖子和小腦袋起到了關鍵性的作用。恐龍的較輕的脊椎骨使得它們的脖子能夠長得很長很長，增大了它們上下左右的攝食太空，而且用脖子轉來轉去地進食，身體卻可以原地不動，這有利於保存體能。
更絕妙的是，蜥腳類恐龍並不需要對食物進行咀嚼加工。它們用牙齒拔下樹葉和樹枝，然後囫圇吞下，省去了用於咀嚼的大量時間，因而可以在一定的時間內吞下更多的食物；此外，由於不需要用於咀嚼的牙齒和肌肉，所以它們的頭部重量更輕，脖子可以伸得更長。在恐龍巨大的身軀內，大量未經咀嚼的食物經歷一個漫長的微生物發酵過程。
還有一個問題：地球上的顯花植物是在恐龍時代晚期才出現的，因此恐龍的食物僅限於智利南美衫、銀杏、馬尾草等植物，而這些種類的植物只能提供非常低的營養價值。那麽，蜥腳類恐龍是如何依靠營養有限的食物存活下來的呢?
科學家決定一探究竟。2017年，有人將這類原始植物和綿羊的腸道微生物混合在一起，以模擬恐龍的消化系統。結果顯示，這些植物中的大多數都比人們先前所認為的更有營養。可見，只要有足夠的消化時間，這些古老植物的營養成分就會被充分分解。食物在蜥腳類恐龍消化道內長時間停留，這或許就是蜥腳類恐龍充分利用和吸取這些古老植物營養的秘訣。
蜥腳類恐龍以其獨特的繁育方式、生長模式和生理構造，突破其他陸地動物都未能達到的體型極限，成為進化中“巨型化”的成功特例。龐大的蜥腳類恐龍在恐龍時代經歷了長達1.45億年的漫長時期，而其滅絕時間距今不過只有6500萬年，因此最後一個問題是：地球何時能重現像蜥腳類恐龍這樣的龐然大物?
桑德認為，沒有理由排除這種可能性，因為只需再次出現另一種特別的生理結構體系，像蜥腳類恐龍這樣的龐然大物就有可能重現地球。他說，“蜥腳類恐龍擁有成為地球最大生物的多個條件，但我想這不是生物體長成龐然大物的唯一模式。當然，只有經歷一場令整個生態系統從零開始的物種大滅絕，再經過3000萬到4000萬年的時間，大自然才有機會重新設計並展示生物體型到底能演化到多大。”
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