书城科普探索恐龙时代(科学探索的真相)
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第7章 恐龙体重的计算

在我们读过的有关恐龙的刊物中,各类恐龙都写有活着时的体重。这体重并非实测,而是恐龙学者们根据恐龙骨架的大小估计出来的。虽然估计出的体重是很不准确的,但也满足了读者那份渴望了解恐龙的迫切心情。

科学家到底是用什么方法比较准确地测量恐龙的体重的呢?

这个方法的第一步是塑出被测恐龙的模型,当然这要比真实的要小得多,模型制成后,根据它的比例,得出它真实的大小。

第二步是测量模型恐龙的体积。将模型放入一个木箱内,然后往箱内倒入细沙。当沙把模型恐龙完全盖往后,将沙面刮平,并在箱壁上用笔画出沙面的高度。把模型从箱内取出。然后又将沙面刮平,用笔在箱壁上画出面的第二个高度。这样我们很快就能计算出“恐龙的体积”。

第三步是计算恐龙的实际体积。模型的体积与倍数相乘就得出恐龙的实际体积。

第四步是计算恐龙的体重。恐龙的体积已经有了,现在我们还不知道恐龙的比重,知道了比重,再乘以体积,恐龙的体重就知道了。问题是恐龙早已绝灭,谁也弄不清它的比重究竟有多大。

当今世界上活着的爬行动物中,只有鳄类与恐龙比较接近,而且与恐龙沾亲带故。在没有办法的情况下,只有借用鳄类的比重代替恐龙的比重。

这样,恐龙的体重就测出来了,虽说不一定十分精确,但比盲目估计要接近实际多了。

恐龙的武器

早期的恐龙,在动物世界里,不管是强大的,还是弱小的,都有自己的防御或进攻武器,恐龙也不例外。个头都不大,而且“武器装备”也不精良,那时大家的水平都差不多。

但随着时光的推移,在生存竞争的压力下,大家就拼命地发挥自己的长处,搞起了“军备竞赛”。

大型的肉食龙发展的是进攻性的武器。它们嘴里长着匕首般的尖牙,后肢趾端有弯弯的尖,还有粗大有力的尾巴,这些都是它们的“常规武器”,是用来捕杀猎物的。

植食龙中半数以上身披厚重骨甲,它们着力发展防御性、自卫性的武器。它们对付肉食龙各有奇招:有敌来犯,“三十六计,走为上计”,能跑的赶紧溜之大吉,能爬树的躲到树上去,水性好的就潜入湖泊之中。

有的恐龙身披厚重“铠甲”(如甲龙),敌人来了,只需匍匐在地一动不动,背上的坚硬骨甲使肉食龙无从下口,就像现在的刺猬和乌龟。

还有许多植食龙常常在自己的尾巴上搞一些小名堂,如剑龙、甲龙等,尾端生有许多坚硬的骨刺或锤状物,遇到敌人可当作狼牙棒或战锤使用。

近年发现在许多蜥脚类恐龙尾巴的末端长有骨质锤状物(有的是鞭状物),大尾巴犹如流星锤,是相当厉害的自卫武器。几头恐龙围成一圈,尾部朝外,操起尾锤,肉食龙如果不识趣,硬要扑上来,定会被打得眼冒金星,鼻青脸肿。

此外,植食恐龙那巨大的身躯本身就是最佳的防御武器,还有他那柱子般巨大沉重的脚也是一件武器,它高抬前脚猛踩下去,能把敌人踩翻在地,爬不起来。

植食恐龙里装备最好的是角龙类。它的颈部有骨质盾板保护、眼眶上部也长有许多尖锐的角。它的角如果戳到敌人身上,那一定会戳出个大血洞,连最凶猛的霸王龙,也怯它几分。

角龙的祖先武装原来很差,但在白垩纪后期,为了适应环境进化出锐利的角和厚实的“披风”作为武器,与其他恐龙相比,其“装备”是够“精良”的!

剑龙的打扮

剑龙的打扮与众不同,最大的特征就是其弓形脊背上的那些垂直生长的巨大三角形骨板。这些骨板在脊背两侧分成两行,平行交错地排列着,一边10多个。它从颈部一直排到尾部,在离尾端不远处突然消失,,而被几根尖利的骨刺所代替。它这身“奇装异服”在恐龙中是罕见少有的。

脊椎动物的骨骼形态,总是与它们的用途紧密联系着的。科学家对剑龙背上的骨板的功能作了深入的研究。

最初他们认为,骨板可能是一种保护性的防御装置,既可以对自己的脊背起保护作用,也可以用来吓唬敌人。

经过科学家进一步研究发现,剑龙骨板内部多孔,一点不结实,能否起到防身作用很难说,而且它大部分裸露在外,没有骨板保护,如食肉恐龙从这些部位下口也很方便。这样说来,脊背上的骨板也就成了华而不实的东西了。但它有可能是用来吸引配偶的。

后来科学家又从骨板化石上发现,这些骨板是骨质薄片,上面布满了血管网,所以又得出了剑龙的骨板是用来调节体温的,是一种冷却散热器。每当剑龙需要提高体温时,它就把骨板侧面朝向太阳,便通过骨板的血液温度升高,把热量传向全身;需要降低体温时,就躲在荫凉处,通过骨板散发热量。

鸭嘴龙的头部装饰

白垩纪晚期,恐龙家族中冒出一类嘴巴像鸭嘴一样的植物性的恐龙——鸭嘴龙。

鸭嘴龙也是一种很爱美的恐龙,特别喜欢用“帽子”来装饰自己的头部。

所谓“帽子”,实际上是长在头骨上的骨质突起物,古生物学家称这为顶饰、头冠或棘突。这些顶饰形状不一,各有特色。对我们来说,这真是一种别出心裁的妆扮。

同种的鸭嘴龙具有相同的顶饰。

似棘龙的头冠,看来好像是一根微微向下弯曲的数米长的管子,头上长出这么一个东西,显得非常威武。

我国的棘鼻青岛龙的头冠更有趣,一根棘突拔额而起,直指青天,好像头上立了一块纪念碑。

盔龙的头冠又是一种样式,就像西方古代武士头盔。

但也有些种类的鸭嘴龙对“帽子”毫无兴趣,头上什么装饰都没有,是个光脑壳,显得有几分土气。这类鸭嘴龙统称平头鸭嘴龙。我国的巨型山东龙就属于这类鸭嘴龙。

鸭嘴龙头上长的这些奇形怪状的头冠,究竟有什么作用呢?许多年来,不少科学家绞尽脑汁寻找答案,提出了不少的假说。主要有以下几种说法:

1.是区别性别的特征;

2.是武器;

3.是加强嗅觉的装置;

4.是储存空气的容器,供鸭嘴龙在水下觅食时呼吸之用;

5.是一种使植物的簇叶顺向的工具,鸭嘴龙在茂密的灌木丛中快速穿行时,可以分开枝叶保护头部。

美国芝加哥大学的霍普森博士,对鸭嘴龙的头饰有长期的研究,对别人提出的各种说法一一进行推敲,最后作了总结性的解释,他说:

1.鸭嘴龙的顶饰可能是识别同类的标志性器官,这在同类相聚、求偶或交配时,都能派上用场。

2.恐龙的顶饰中有弯曲的孔道与鼻孔相连,能起共鸣的作用,使这类恐龙能发出独特的声音,招呼同伴。但这却不好解释实心的头冠。

3.顶饰可能也被当作武器使用。

恐龙的脚印

如果我们在松软的湿地上走过,如海滩、河边,地上就会留下一行行的脚印。它们能够反映出我们脚的长短、宽窄,以及其他一些细微的形态特征。根据脚印的深浅,能够判断出人的重量;从前后脚印的距离还可以看出人的高矮,因为高的人腿长一些,行走的步幅就大一些;甚至脚印还能记录下行走或奔跑等不同的运动状态的一些特征……正因为脚印记录下了如此丰富的信息,所以警察才把罪犯作案时在现场留下的脚印当成破案线索来侦破案件,抓捕罪犯。

恐龙等古动物也留下了它们脚印的化石。但是,因为脚印形成化石的条件较为苛刻,更多的一些脚印常常在形成化石之前就被破坏掉了。所以,动物脚印比动物骨骼形成化石的机会要少,脚印化石也就越显其珍贵。

尽管脚印化石不易形成,但由于恐龙数量多、分布广,生活的时间又长,所以在世界各地还是发现了不少恐龙脚印化石。现在,除南极洲外,所有大陆的三叠纪晚期至白垩纪的地层里,都发现了恐龙的脚印化石。

最早发现的恐龙脚印化石,是1802年在美国康涅狄克峡谷附近的红色砂岩中找到的一批像爪印的兽脚类恐龙脚印。除美国外,日本、泰国、韩国、南非、巴西、前苏联等都发现过恐龙脚印化石。有的甚至成百上千近万个脚印连续分布,且形态、大小各异。在乌兹别克斯坦和土库曼斯坦边界交界的泥滩上,发现了已知目前世界上最长的恐龙足迹。其中有五条足迹分别延伸了184米、195米、226米、262米和311米,比原来在葡萄牙发现的147米长的足迹世界纪录还长。这些足迹,是由20多条巨齿龙留下的,时代为55亿万年前的侏罗纪晚期。这些足迹同以前在欧洲和北美洲发现的巨齿龙的足迹相似,说明巨齿龙在侏罗纪晚期分布十分广泛。每个足迹约0.61米长,脚掌较长。从足迹的跨步长度(同一只脚的两个脚印之间的距离)可以推测出踩出留下这些脚印的巨齿龙有近10米长。

目前已知的最大的恐龙脚印的直径为1.3米,发现于西班牙。1982年在韩国釜山西南的一处海岸边,发现了好几百个恐龙脚印,最大的有4米宽。迄今最小的恐龙脚印,发现于加拿大东南部芬迪湾沿岸,足迹宽不足2厘米。

1944年,在美国得克萨斯州发现了一系列有趣的恐龙脚印,其中一种脚印的直径为0.9~1米,是一条巨大的蜥脚印类恐龙的;另一种脚印是巨大的三趾着地、两足行走的食肉恐龙留下的,这两种脚印一前一后,紧紧相随,表现出肉食性恐龙正在追赶植食性恐龙的场面。这次追赶的结果是什么样的呢?读者们不妨推想一番。

我国也发现了不少恐龙脚印化石,其分布遍及四川、云南。陕西、河北、河南、山东、吉林、内蒙古、江苏、湖南、广东、西藏等省区。最为壮观的,是在内蒙古一个地方发现的由数千个恐龙脚印组成的足迹群。它们被保留在一段长约80千米的灰色岩层上,时代为白垩纪时期。脚印长度从3厘米到60厘米不等,而且由拖在地上的尾巴形成的尾迹也夹杂其中。

根据恐龙脚印的大小、形态和反映出的指(趾)、爪或蹄的特点,就可以大致推测足印的“主人”是谁。恐龙脚印是了解恐龙世界的一面镜子,被称为“历史的脚印”。它记录了恐龙生活的瞬间行为,同样是研究恐龙的宝贵材料。通过对脚印化石的研究,可以帮助我们弄清恐龙的姿态、步态、脚的结构、运动速度及社会行为等。不少骨骼化石中所不能解决的问题,反而可以从脚印化石中得到解决的信息。

恐龙的脚印化石告诉我们,恐龙是直立行走的动物。大量的恐龙脚印都反映出同一个体的左右脚印之间的距离比较窄小,与形成这一脚印的恐龙的躯干部宽度接近。这便是恐龙直立行走的有力证据。

恐龙的脚印化石告诉我们,多数恐龙是运动灵活的动物。恐龙脚印被用来推算恐龙的运动速度,这项研究始于20世纪70年代。1976年,一位国外的古生物学家首先用恐龙脚印的跨步长度和留下这个脚印的恐龙的腿的长度,来测算这种恐龙的运动速度。后来又有人应用物理学,引入了与恐龙运动速度相关的体重因素,提出了计算恐龙运动速度的数学关系式。由此测算出,兽脚类恐龙跑起来的速度,可以达到每小时40多千米;小型鸟脚类恐龙可以达到每小时30千米;大型植食性恐龙,最大速度为每小时15千米~20千米;甲龙和剑龙可能行走最慢,约为每小时6千米~8千米;体形较大的角龙可能是以小跑的速度行走,约为每小时25千米。关于恐龙是笨拙、运动缓慢的动物的观点看来是站不住脚的,恐龙中有不少种类的运动速度是很快的。

恐龙脚印化石告诉我们,不少恐龙种类都喜群居生活。古生物学家对发现于美国马萨诸塞州、得克萨斯州的大量的恐龙脚印、恐龙行迹进行统计分析后指出,留下这些脚印、行迹的恐龙大都朝着同一个方向前进。这就有力地说明许多恐龙有群居的习性。

恐龙脚印化石还对重建古环境具有重要的作用。因为恐龙足迹大都形成于水体边缘的潮湿地带,所以,通过了解这些足迹的移动、变化方向,就能重建古海洋、古湖泊的滨岸线。同一个体的脚印深浅,还反映出被踏踩地面含水量的变化,深印痕说明当时恐龙是从浅水中穿行而过,浅印痕则标志着较为干燥的地面。

如果恐龙是涉水而过,其水的深度不会大于它们的头的高度。研究中常发现这样的情况,一组正常的行迹,突然中断了,这往往意味着,恐龙在较深的水中开始了游泳的缘故。另外,恐龙在坡地上行走时,上行和下行会分别留下不同特征的脚印。据此,我们可以恢复当时的古地貌,重建古环境,再塑古自然景观。

马门溪龙的进食

在恐龙的世界中,蜥脚类的马门溪龙、雷龙和梁龙等一些植食性恐龙是出了名的大肚汉。

像雷龙,重达几十吨,按它的体重计算,它每天需要食物1500千克,真让人难以想像,它们这些小脑袋大肚子的恐龙每天是怎样维持它那庞大身躯对食物需求的呢?

马门溪龙是中等的植食性恐龙,按它的重量估计,它每天也需要吃300千克的食物,但仅凭它那蟒蛇似的小脑袋和小嘴巴,每天300千克的任务也是难以完成的。

也许有人会问,那马门溪龙吃不饱,时间一长,不会被饿死了吗?就是不饿死,也会得个营养不良症。恰恰相反,科学家从马门溪龙那硕大的骨架化石研究中看出,马门溪龙不但没有挨过饿,而且还活得非常好。

它究竟是怎样完成这个艰巨的任务的呢?

有人认为马门溪龙吃的食物可能不是一般食物,大概是精食,而非“粗茶淡饭”。因为它们栖息的浅湖和沼泽中,不仅有大量水草,还有高蛋白、高脂肪、高热量的各种藻类。由于营养丰富,即使吃得不多,也解决了全身热量需要的问题。

但这种说法并不是完全正确的。近年来,一些学者的研究表明,马门溪龙并不适应湖泊生活,它们喜欢在干燥的陆地上栖息,吃高树上的嫩枝叶,它的长脖子就是为了适应这种环境而慢慢形成的。

看来,大自然给马门溪龙的生活待遇并不比其他植食恐龙优越。

于是又有人提出新的看法。

他们认为,马门溪龙一天需进食300千克的推测依据是同等大小的哺乳动物的进食量,而马门溪龙是冷血爬行动物,它们的活动量小,新陈代谢能力低,所以只需要吃少量东西就行了。

而且,这类恐龙可能还有休眠的习惯,每当夜间,气温下降,它就开始昏睡,不再活动了,身体对能量的消耗降到最低点。因此,马门溪龙虽然身躯庞大,但一天也不用吃那么多的食物了。

蜥脚类恐龙的生活环境

在恐龙家族中,蜥脚类恐龙长得最大,它们巨大的身躯就像一座小山,这样的庞然大物,看起来也是非常笨拙了。它的脖子非常长,但脑袋出奇地小,另外,还有一条长长的、有力的尾巴,它们的样子简直就是蜥蜴、蟒蛇和大象的混合物。

一般说,动物体态特征是生活环境的反映。那么蜥脚类恐龙是在什么样的环境中生活的呢?

当初古生物学家认为,蜥脚类恐龙身躯过于庞大和沉重。它们的四肢根本承受不了如此重负,所以一生中大部分时间只好在湖泊中度过,借助水的浮力来减轻四肢的负担。

蜥脚类恐龙主要生活在水不太深的湖缘区。那里长有丰富的藻类和水生植物,为它们提供了丰盛的食物。再说,呆在湖泊中比呆在陆地上安全得多。

人们还发现,这类恐龙的鼻孔都长得比较高,有的生在头顶上。这一特征往往被认为是适应水中生活的一大证据。

后来又有一些古生物学家说,蜥脚类恐龙的四肢粗壮有力,支持庞大身躯毫无问题。它们的骨架构造像大象一样,非常适于陆地生活。

蜥脚类硕长的颈项与长颈鹿具有相似的功能,主要是为了摘食高大乔木树冠上的嫩枝叶。

还有,蜥脚类恐龙并非没有自卫能力,近年来发现有些种类的恐龙尾端长有尾槌或鞭状物,这是它们的自卫武器。而且,这种武器只有在空阔的陆地上才能自如地挥舞,用来对付肉食恐龙;如果是在湖水之中,它就成了无用的东西。

再有,大量脚印化石及骨架化石的埋藏情况表明,这类恐龙是群居的,它们觅食搬迁都是集体行动。遇到敌人来犯,它们团结抗敌,挥鞭的挥鞭,舞槌的舞槌,或用大脚猛踩猛踏,根本不用往水里躲避。

蜥脚类恐龙的庞大身躯,本身也构成了一种防御。肉食恐龙的身躯一般均比它们小得多,因此在捕猎它们时也不敢贸然下手。

古生物学家所持的两种互相对立的观点,到底谁对谁错,需要人们进一步研究。

恐龙的食物

恐龙分为肉食恐龙和素食恐龙两大类。还有一部分恐龙原先是肉食者,后来演变成杂食者,荤的素的都吃。同现生动物一样,吃肉的恐龙数量少,吃植物的恐龙数量多,占绝大多数。肉食恐龙中最有名的是霸王龙,此外还有跃龙、恐爪龙和永川龙等。大型的肉食龙的主要捕猎对象是大型的植食恐龙,例如梁龙、雷龙、马门溪龙和鸭嘴龙等。

小型的肉食恐龙吃小动物,如小的爬行类、昆虫及哺乳类,一种体型轻巧的小型肉食龙,以偷吃其他恐龙的蛋为生。在蒙古曾发现过它的化石,是在一个恐龙蛋的窝里发现的。

有的恐龙可能专以蚂蚁为食,像现代动物中的食蚁兽一样。通常肉食龙的前肢均很短小,但在蒙古发现的巨手恐龙,其前肢竟达3米长,而且还长有巨大的前爪。有人认为巨手恐龙可能以白蚁为食,巨大的前肢及爪是掏白蚁窝的工具。

吃植物的恐龙有丰盛的食物可以享用,松柏、银杏、苏铁和蕨类等植物,可以满足不同恐龙的不同口味。不同时期的食草恐龙,食物也略有不同。

三叠纪时,大地还比较荒凉,火山、地震很频繁,森林与大片干旱的沙漠并存,恐龙们的食物主要是蕨类、杉叶藻,还有一些长得较高的针叶树以及小片的柏树、银杏和铁树。

侏罗纪时期,大片大片的沙漠被葱茏的绿树所代替。它们不再为找不到食物而发愁了。但侏罗纪的恐龙们却无缘吃到鲜嫩的草和开花植物。高大的恐龙,比如腕龙,它们吃的是针叶枝和银杏叶,矮小的恐龙吃的还是蕨类植物和藻类植物。

白垩纪时期,是食草恐龙的兴盛时期。森林里长着各种各样的新植物,高大的橡树和山核桃树、银杏,针叶树成为高大的恐龙的食物。矮小的食草恐龙的食物更丰富了,小草从地上长了出来,开花的植物出现了。原始的玫瑰、木兰花和睡莲成了它们新的食物。

早期的食素恐龙

三叠纪时的食草恐龙是早期的食草恐龙,它们体形不如白垩纪时的食草恐龙,但食量却也非常大。

三叠纪时食草恐龙在联合古陆上生活,一边不停地找吃的,一边警惕地防御着食肉恐龙的侵袭。

鼠龙,在南美洲阿根廷挖掘出来的化石,它是植食性恐龙,身长约3米左右,以吃植物叶子为生,由于牙齿不发达,食量又特大,进了嘴巴里的东西往往来不及咀嚼便匆匆吞咽下去,为了能够得到很好消化,它们在吃的过程中总会吞咽一些石子下去,食草性恐龙吞下的石头,在胃里不停地蠕动,把食物搅碎,很快就消化了。

身长8米的板龙可以说是三叠纪时的蜥蜴类爬行动物中最高大的一种。但即使如此,对于高大树木的叶子,它们也是望尘莫及,只能吃一些低矮的植物。

并非所有食草性恐龙都是四足爬行,在阿根廷发现身长不过1米的匹萨诺龙,就是用两只后足行走,它是人们所知道的最早鸟臀目恐龙——臀部像鸟的一种恐龙。

由于食草性恐龙要吃掉大量的食物,因此,它们丰富的排泄物给联合古陆带来了丰厚的肥料,植物生长得更旺盛,更繁茂了。这给食草恐龙带来更丰盛的食物,如果不是需要时时提防着凶猛的食肉恐龙,食草性恐龙恐怕是当时最自在的动物了。

早期的食荤恐龙

早期的食肉恐龙主要以小型的爬行动物、昆虫为食物,但这些爬行动物、昆虫数量很少,终究解决不了温饱问题。所以食肉恐龙为了能够生存下去,不得不开始打起同类的主意来。据科学家证明,早期的食肉恐龙饿起来时连自己同类也不放过。

腔骨龙的小宝宝们破壳而出了,新的生命来到了这个世界上,而成年的腔骨恐龙正好饿了,对这一团团蠕动的生命毫不珍惜,锋利的爪子抓过去,小腔骨恐龙就这样填了爸爸妈妈饥饿的肚子。

美国新墨西哥州的一个恐龙墓穴里,科学家们挖出一处腔骨恐龙的残骸遗址。一百多具挤做一团的腔骨恐龙骨架为专家们提供了研究的材料。

其中,在一些成年腔骨恐龙的的体腔里找到了几具幼小的雏龙骨架,这证实了这种恐龙吞噬自己后代的事实。

可以想像,在三叠纪的联合古陆上,虽然环境不错,但腔骨恐龙之间没有温情,恐龙们为填饱肚子成天奔忙,厮杀。其它食肉恐龙肯定也是一样了,为了自己能够生存下去,也会做出同样残忍的事情。