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陸上恐龍擁高效似鳥類「超級肺」 或為中生代稱霸地球原因之一

2018/10/24 — 16:55

伶盜龍屬 (Velociraptor) 電腦模擬圖片:Natural History Museum

伶盜龍屬 (Velociraptor) 電腦模擬圖片:Natural History Museum

在 2.5 億年前中生代的地球,空氣中氧含量只有 10-15% ,不如現代一樣高達 20% ,當時的生物理應比現今行動較為緩慢,但伶盜龍屬 (Velociraptor) 仍可以每小時 64 公里的速度奔跑捕獵,究竟當中有什麼秘密?最新《皇家學會開放科學 (Royal Society Open Science)》的研究則指,伶盜龍屬有極高效、類似鳥類的肺部,容許牠們吸入定量氧氣使用,這或是恐龍當年曾長年稱霸地球的原因之一。

生物學家一直知道,由恐龍演化而成的鳥類有高效的呼吸系統,讓牠們能應付飛行時的高氧需求。牠們的肺部不似哺乳類一樣能大幅擴張收縮,反而會使用氣囊將新鮮空氣單向推入與脊骨及胸骨連接的肺部,不單可令肺部更為固定,亦可減少在呼吸時肺部擴張收縮造成的能量消耗。

而考古學家可分析肺部附近的骨結構,了解生物如何運用肺部。不過,高效肺部究竟是在鳥類還是在恐龍身上早已出現,到現在仍有爭議。

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為了找出「超級肺」何時出現,曼徹斯特大學古生物學家 Robert Brocklehurst 與 William Sellers 聯同路易斯安那州立大學生物學家 Emma Schachner 利用電腦模型,分析一系列鳥類與陸行恐龍的脊椎及胸骨結構特徵。

團隊發現,很多陸行恐龍如伶盜龍和棘龍屬 (Spinosaurus) 等大型食肉恐龍,都具有與鳥類相似的肺部結構,並擁有胸肋關節 (costovertebral joint) 與類似鳥類的胸脊骨板,保持骨部於一個穩定位置,且不會大幅擴張收縮,由此推斷恐龍可能擁有與鳥類一樣的高效呼吸系統,助其成為地球霸主。

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有份撰寫日前發現罕有 1.2 億年歷史古鳥肺結構報告的古生物學家 Jingmai O'Connor 則指,是次研究同樣讓學界更了解鳥類高效肺部的演化過程,這種「超級肺」極有可能源於恐龍,後來才被鳥類應用於飛行之上。不過她強調只是骨骼結構相似,不等於恐龍一定有如鳥類的高效肺,未來將需要找到難以保存的肺化石才可證明說法。

來源:
Science, ‘Superlungs’ gave dinosaurs the energy to run and fight, 23 October 2018

報告:
Brocklehurst, R.J., Schachner, E.R. & Sellers, W.I. (2018). Vertebral morphometrics and lung structure in non-avian dinosaurs. R. Soc. open sci. 2018 5 180983. DOI: 10.1098/rsos.180983

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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