世上最大恐龙有四层楼高，它们为何能长成“巨无霸”？

虽然生命登上陆地的历史超过4亿年，但除了大型蜥脚类恐龙外，还没有出现过其他身长超过20米的动物。那为什么蜥脚类恐龙能长这么大？它们一天得吃多少东西呢？它们如何支撑起这样的庞大身躯，体内各种器官又是怎样协调的呢？

最大恐龙有多大

这一宝座目前有着许多竞争者，包括重龙、超龙、巴塔哥尼亚巨龙、易碎双腔龙等等。但是现在古生物专家公认的体型最大的恐龙是阿根廷龙。它的体长达到了38米，相当于三辆公交车头尾相连的长度，高度有10米，接近四层楼高。这个“巨无霸”的体重也是相当惊人，估计在60-90吨之间，超过十头大象的总和。我国河南发现的巨型汝阳龙，有专家推测其骨骼复原后体长可达38.1米，也应该是世界第一巨龙的有力竞争者。

历史上曾经出现过的最大的陆生哺乳动物巨犀，体长8米多，体重22吨，还不到阿根廷龙的三分之一，这样的体型在阿根廷龙面前就是个小跟班。

有人认为，恐龙生活的中生代氧气含量比现在高得多，气候温暖植物茂盛，遍地都是食物，所以蜥脚类恐龙才能长得如此巨大。事实真的是这样吗？根据最新研究，侏罗纪和白垩纪的大气平均含氧量均低于现在的21％。而作为蜥脚类主食的蕨类植物，其能量值与今天的草本植物相差不大。在哺乳动物繁盛的新生代，也不缺乏气候温暖、植物茂盛的时期，然而却没有出现过可以挑战蜥脚类恐龙体型王者地位的物种。所以大气氧含量多少和食物丰富度也许不是恐龙变大的主因。

那么我们就需要换个思路，从研究对象自身上寻找答案。万幸的是这个问题不仅我们普通人感兴趣，也吸引了恐龙专家的关注。德国著名古生物学家马丁·桑德教授就针对恐龙巨型化发起了一个持续11年的研究项目，从以下几个方面回答了蜥脚类恐龙能够变成巨无霸的原因。

长这么大靠什么

大家最关心的就是蜥脚类恐龙如何担负小山一样沉重的庞大的身躯。

首先是蜥脚类恐龙的脚掌非常地宽大，当它们行走时能把庞大的身体重量分散到4个脚掌上，减小对地面的压强，让自己不被陷进去。

其次，虽然蜥脚类恐龙体型庞大，但它们的骨骼壁却很薄，而且上面长有很多孔还是空心的，从而大大减轻了骨头的重量。绝大多数的蜥脚类恐龙都长有与鸟类相似的气囊，这些气囊环绕着脊椎，甚至填充到肢骨的空隙中，减轻整个身体的压力。从某种程度上来讲，大型蜥脚类恐龙并不是一座实心的肉山，而是中空、充气的。

研究发现，蜥脚类恐龙牙齿只在一面出现磨损。这说明它们是从植物上剥扯下后直接吞咽，压根没有咀嚼这一过程。这样的进食方式，可以节省咀嚼时间，快速连续地进食，大大提高了单位时间内的进食量。

阿根廷龙还原图，图片来自图虫网

而今天的牛、马等食草动物，它们都具有发达的咀嚼能力，这的确提高了食物的利用效率，但是限制了进食的效率，所以也限制了体型上的持续增长。

蜥脚类在进食上的另一个优势就是达到体长一半的脖子，就像一个超长捕食杆，只需要摆动就能横扫一大片植物。这使得它们只要短距离移动就可以大范围进食，在长时间进食中节约能量。

通过这两个利器的帮助，一只成年的阿根廷龙每天能够吃掉500多公斤的植物，简直就是中生代的植物“吸尘器”。

古生物家曾在蜥脚类恐龙化石中发现了胃石，推测它们可能会通过胃的蠕动，用胃石将食物研磨烂后再进行消化。就像现在的鸡、鸭等动物，吃点小石头帮助消化一样。

更重要的是蜥脚类恐龙之所以长着巨大的肚子，是因为里面长有加长的胃肠，能帮助它们长时间贮藏和消化大量的植物。这些肠道内饲养一些能够分解植物的菌群，形成类似“发酵罐”的特殊结构来帮助消化巨量的植物。但是大量的植物分解产生的气体也让蜥脚类恐龙变成了个行走的沼气池，所以古生物学家开玩笑说：“如果你穿越回中生代，一定不要走在蜥脚类恐龙后面，因为这类恐龙一定经常放屁。”

蜥脚类恐龙有着独特的进气系统，巨大的体型无时无刻都在消耗大量的氧气，所以它需要一套高效的呼吸系统。蜥脚类恐龙的呼吸系统中，除了强壮的肺，还有之前提到过像鸟类一样遍布全身的气囊。这些气囊与肺部相连分为前后两部分，无论吸气还是呼气，肺部总是有新鲜空气流动，气体交换的效率大大提高，增加了对于氧气的吸收。所以在氧含量比今天还要低的中生代，蜥脚类却能够凭借着它们获得更多的氧气，满足自身生存的需要。

蜥脚类恐龙还能依靠气囊结构加快空气流动进行散热，避免体温过高造成功能紊乱甚至是死亡。

蜥脚类巨大的体型需要一颗强大的心脏为身体供血，而它的四腔室心脏不仅强壮有力，在演化过程中，还发生了血管壁变厚，肌静脉泵加强等结构增强，保证了血液在庞大身体内的流通。

高效的生长和繁殖策略

尽管蜥脚类恐龙的体型巨大，但是它们刚出生的时候却非常小，体长不足1米，体重只有5千克。为了能够更快长大，年幼的蜥脚类恐龙有着很高的基础代谢率，保持着年体重增长1吨的惊人生长速度。

当蜥脚类恐龙成年后，基础代谢率便由高转低，进入到低能耗状态。但成年之后的蜥脚类恐龙还会缓慢增长直到死亡，所以年龄越大，体型就越大！而哺乳动物在成年之后就基本上停止了生长，体型也不会随着年龄的增长而改变。

蜥脚类恐龙并不会筑巢和养育后代，而是像海龟一次产下多枚卵，靠数量取胜，所以它们的孕育成本更低。这也减少了能量的消耗，使得它们能够专心致志地长大再长大。

当然，蜥脚类恐龙之所以能够长得那么大，原因显然不仅只有以上提到的那些。众多的原因既是恐龙大型化的推手，同时又是限制，当蜥脚类恐龙冲破这些限制，它们就会一步步向着陆地最大动物的顶峰进行冲击，并且最终摘得陆地之王的桂冠！

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者：刘森

审核：王原（古动物博物馆馆长）

出品：中国科协科普部

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