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鳥類的肺部是「僵硬」的,能跑善戰的它們進化出了「超級肺」


鳥類的肺部是「僵硬」的,能跑善戰的它們進化出了「超級肺」


敏捷的迅猛龍可能擁有和鳥類相似的加強版肺部。圖片來源:DANIEL ESKRIDGE IMAGES

本報訊 在氧氣貧乏的中生代,應當沒有什麼生物能移動得很快。但迅猛龍能每小時奔跑64公里。它們的秘密武器是像鳥類一樣超級高效的肺。一項最新研究顯示,迅猛龍的肺能持續泵入大量氧氣。這種獨特的適應能力可能為所有恐龍帶來了競爭優勢。

古生物學家早就知道,作為滅絕恐龍一個分支的後裔,鳥類擁有不同尋常且複雜的呼吸系統,從而為其飛行提供了強大動力。但他們一直就這些超級肺部僅在鳥類中出現還是更早地出現在恐龍中爭論不休。

和肺部能擴大縮小的人類以及其他哺乳動物不同,鳥類肺部是僵硬的。沿著肺部生長的特殊氣囊挑起了讓空氣通過肺部的重擔。在肺部,氧氣擴散進血液中。同時,鳥類肺部同脊椎和肋骨相連,形成胸腔的「天花板」。所有這些幫助維持肺部固定。一個被稱為肋椎關節(肋骨和脊椎相連的地方)的「連接器」提供了進一步支撐。這一裝置使連續的氧氣流成為可能,並且同肺充氣和放氣相比需要更少能量。它還使研究化石的古生物學家得以通過分析周圍骨頭,了解更多關於鳥類肺部的信息。

為確定這些超級肺部是何時進化出來的,英國曼徹斯特大學古生物學家Robert Brocklehurst和William Sellers同美國路易斯安那州立大學生物學家Emma Schachner合作,藉助計算機模型開展了研究。他們比較了很多種鳥類和不會飛的恐龍物種中諸如脊椎和肋骨等骨骼特徵的形狀。

很多恐龍擁有同鳥類相似的肺部構造,包括像迅猛龍和棘龍一樣的大型食肉獸腳目恐龍。該團隊在日前出版的英國《皇家學會開放科學》上報告了這一發現。這些恐龍長有肋椎關節以及像鳥類一樣、由脊椎和肋骨構成的骨頭「天花板」。其中,後者幫助保持肺部僵硬。

該團隊推斷稱,所有這些表明和鳥類一樣,恐龍擁有相同類型的高效呼吸器官。Brocklehurst表示,這些超級肺部或許幫助解釋了為何在空氣稀薄的中生代,恐龍能主導地球並且不斷擴散。當時,空氣中僅含有10%~15%的氧氣,遠低於現在20%的氧氣含量。(徐徐)

相關論文信息:DOI:10.1126/science.aav8247

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