恐龙的脑袋上自带空调(脑袋后面有个长长的恐龙)

甲龙脑袋自带空调,专为大脑降温我们都知道鼻子是用来进行呼吸的,不过生活在7500万年前的甲龙类恐龙发现了鼻子的新用途,那就是帮助身体降温,特别是给大脑“制冷”。图注:尾巴上长有尾锤的包头龙,图片来自网络甲龙类是一群非常独特的恐龙,它们以四肢缓慢行走,身上长满了坚硬的甲片和棘刺,尾巴末端还长有可以作

甲龙脑袋自带空调,专为大脑降温

我们都知道鼻子是用来进行呼吸的,不过生活在7500万年前的甲龙类恐龙发现了鼻子的新用途,那就是帮助身体降温,特别是给大脑“制冷”。

图注:尾巴上长有尾锤的包头龙,图片来自网络

甲龙类是一群非常独特的恐龙,它们以四肢缓慢行走,身上长满了坚硬的甲片和棘刺,尾巴末端还长有可以作为武器的骨锤。对于甲龙来说,安全不是大问题,散热才是大问题。想象一下,甲龙类在炎热的白垩纪头顶烈日活动缓慢行走,它们体内的温度肯定会不断升高,如果高温的血液进入大脑,很容易导致中暑、昏厥甚至是死亡。那么甲龙们该怎么办呢?

甲龙们是如何避免自己的大脑被“煮熟”的呢?来自美国俄亥俄大学和纽约州立大学的科学家通过运用新技术找到了其中的答案。古生物学家使用医院中的CT对胄甲龙(Panoplosaurus)和包头龙(Euoplocephalus)的头骨化石进行了扫描,然后又通过三维建模技术对头骨内部的结构和空间进行了重建。

图注:胄甲龙的头骨,图片来自威特默实验室网站

图注:胄甲龙和包头龙的头骨内部重建,图片来自威特默实验室网站

当重建后的甲龙类头骨内部结构呈现出来之后,古生物学家惊奇的发现原来甲龙类的鼻腔通道并不是我们想象的那种直线型的,而是蜿蜒曲折的,就好像山区回旋弯曲的盘山公路一样。如果将甲龙类鼻腔通道在平面上进行拉直,那么其长度等于其头骨长度的两倍。

图注:包头龙鼻腔重建,图片来自网络

图注:包头龙的头骨及内部重建,可以看到鼻腔、血管和大脑,图片来自威特默实验室网站

如此长而且曲折的鼻腔通道有什么用呢?古生物学家采用了计算流体动力学建模揭开了其中的奥秘。当空气在如此蜿蜒曲折的鼻腔通道中经过的时候,空气本身的温度会上升2.2℃,这2.2℃正是来自于鼻腔通道周围丰富的血管。如果再考虑到通道内水汽可以进一步吸收血管的热量,甲龙类鼻腔的降温作用会更加明显。要知道,经过甲龙类鼻腔降温之后的血液恰恰是流向大脑的,所以甲龙类的大脑能够保持足够的凉爽。

研究显示,甲龙类鼻腔通道所构成的热交换系统是非常有效的,可以很好冷却大脑,防止体温过高。甲龙类如此复杂的鼻腔真的有必要吗,不会造成浪费吗?古生物学家做了两个假设性试验,一个试验是将甲龙类的鼻腔通道长度缩短,另一个试验是将弯曲的通道拉直。使用计算流体动力学计算散热效果,结果发现两种假设的降温效率下降了50%以上,这证明了甲龙类鼻腔结构看上去复杂,其实是非常科学有效的设计,其结构是在长期演化中形成的。

除了帮助大脑和身体降温,甲龙类曲折的鼻腔通道或许还有另一个作用,那就是对气味进行识别。甲龙类鼻腔通道内可能有丰富的嗅觉神经末梢,能够辨别空气中的气味分子,借此发现同类、寻找食物,还能够察觉到周围的食肉恐龙,这可是非常重要的。

图注:正在用尾锤反击暴龙类的包头龙,图片来自网络

领导本次研究的古生物学家劳伦斯·威特默(Lawrence Witmer)解释道:“大体型的生理应力可能刺激了一些这些解剖学新奇,以帮助调节大脑温度。”在未来,古生物学家还可以使用相同的方法研究其他大型恐龙鼻腔中的秘密。

图注:古生物学家劳伦斯·威特默,图片来自网络

该研究由美国国家科学基金会(NSF)资助Witmer(Visible Interactive恐龙项目的一部分)和NSF与Bourke的奖学金以及俄亥俄大学骨科医学院遗产学院资助。

PS:

包头龙(Euoplocephalus),属于甲龙类,生存于距今7640至7560万年前的晚白垩世,生存地点是北美洲的加拿大西部。包头龙是大型的甲龙类恐龙,体长可达5.5米,高1.8米,宽2.4米,体重2.5吨。

图注:包头龙的复原图,图片来自网络

胄甲龙(Panoplosaurus),属于甲龙类,生存于距今7600万年前的晚白垩世,生存地点是北美洲的加拿大西部。包头龙是大型的甲龙类恐龙,体长在5至7米,高2米,体重约1.5吨。

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