由美國自然歷史博物館和普林斯頓大學的科學家進行的《進化》雜誌發表的研究揭示了進化史上的一大謎團:為什麼以宏偉而聞名的恐龍沒有像它們的鳥類後代那樣發展出真正微小的物種。
研究小組使用數學模型來分析脊椎動物體型的演化。他们观察到,虽然能量和生理因素证明了哺乳动物、鸟类和乌龟的体型是合理的,但这些相同的因素并不能解释尺寸非常小的非鸟类恐龙的缺失。主要假设是,与小型哺乳动物祖先对资源的争夺可能阻止了恐龙进化到与当今动物群中常见的啮齿动物或麻雀相当的体型。
這項研究的合著者、麥考利博物館恐龍古生物學館長羅傑·本森 (Roger Benson) 評論了這一發現的獨特性:“雖然對巨型恐龍的迷戀是普遍存在的,但我們關注的是光譜的另一端。真正小型恐龍的缺失與巨人的存在一樣令人著迷。從歷史上看,恐龍在白堊在白堊末期出現了人類發展末期更大的哺乳動物。 dinosaurs.”
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The largest dinosaur specimens could exceed 80 tons, but the smallest known non-avian dinosaurs weighed around 450 grams, the equivalent of a large rabbit.這尺寸比蜂鳥(全球最小的鳥類,重 1.75 公克鷙 20.倍以上。即使是最小的爬行動物——矮壁虎,重量也只有 0.15 克。
化石記錄顯示小型恐龍不存在
大約 75% 的哺乳動物物種和 90% 目前存在的鳥類物種比迄今為止發現的最小的非鳥類恐龍還要小。
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該研究的主要作者、普林斯頓大學博士後研究員斯蒂芬妮·萊奇基(Stephanie Lechki)指出:“當代生態系統主要由小動物佔據。為了了解當今生物多樣性的進化,至關重要的是研究為什麼小型恐龍顯然沒有進化。”
儘管人們可能認為缺乏證據是因為很難找到小動物的化石,因為它們脆弱的骨頭很少形成化石,但本森和萊奇基反駁了這一觀點。他們指出,含有恐龍的化石床通常保存著較小的標本,例如哺乳動物、蜥蜴和兩棲類。因此,老鼠大小的恐龍的存在應該與這些其他動物一起被記錄下來。
因此,化石記錄表明,真正體型較小的非鳥類恐龍並不常見,或者可能從未存在過。
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生態因素解釋了恐龍體型有限的原因
為了進一步研究,研究人員利用數學模型來模擬自然選擇如何影響身體尺寸,並考慮能量同化和繁殖的生理學。這些模型假設生物體傾向於進化到優化後代生產中的能量轉換的尺寸。
此方法可以預測哺乳動物、鳥類和海龜的體型分佈,但未能應用於蛇、蜥蜴和鱷魚。即使包含了幾個生理變量,這些模型也無法解釋為什麼大多數非鳥類恐龍明顯比預測的要大。
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結果表明,恐龍的體型不能只歸因於生理學。食物競爭、捕食和不同環境生態位的可用性等生態因素很可能對限制非鳥類恐龍所能達到的最小體型起決定性作用。
飛行的發展如何改變了鳥類的演化景觀
這項研究也為脊椎動物演化中最引人注目的轉變之一:鳥類的出現提供了新的見解。儘管現代鳥類是恐龍的直系後代,但它們的體型明顯小於最小的非鳥類恐龍。鳥類在白堊紀早期出現後,體型迅速減少。
學者發現,鳥類體型減小的趨勢不僅有生理基礎。他們認為動力飛行的發展徹底改變了早期鳥類的生態機會。憑藉飛行的能力,鳥類能夠超越環境限制,從而阻止它們的恐龍祖先進化成更小的尺寸。
萊奇基解釋說,“飛行使人們能夠獲得新的生命形式。通過佔據這些新的生態位,鳥類獲得了發展其他恐龍無法生存的體型的自由。”
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未來的研究可望加深對影響某些體型普遍存在和其他體型缺失的生態壓力的了解。本森總結道:“這是一種特殊的情況:恐龍的祖先可能很小,它們現存的後代——鳥類——也很小。然而,恐龍本身似乎無法達到這樣的大小。我們還沒有完全解開這個謎團,但它是了解恐龍迷人的生物學的一個重要領域。”
