AL123 人文社科会员免费专区文学 2025-07-12

普林斯顿恐龙大图鉴（第二版）_【美】格雷戈里·S.保罗_AZW3_MOBI_EPUB_PDF_电子书（无页码）_【美】格雷戈里·S.保罗

内容节选

能量脊椎动物有两种产能方式。一种是有氧运动，直接使用肺部的氧气来驱动肌肉和其他功能。这种系统的优点是可以无限产能，但输出的最大能量有限。例如，以中等速度长距离行走的动物就是在做有氧运动。另一种是无氧运动，化学反应无须立即消耗氧气就能驱动肌肉。这种优势在于单位体积、单位时间内产生的能量比有氧运动大约多10倍。但无氧运动持续时间较短，如果持续时间过长或频率过快会产生可能导致严重疾病的毒素。无氧运动还会产生氧债，必须经过一段时间才能恢复。全速奔跑的动物就是在做无氧运动。原始羽毛兽脚类恐龙——中华龙鸟大多数鱼类以及所有两栖动物和爬行动物的新陈代谢率都较低，有氧运动能力也较弱。因此它们是变温动物，即使精力最充沛的爬行动物，包括耗氧能力最强的巨蜥，也无法维持长时间的高强度活动。但很多的变温动物是可以实现非常高水平的爆发式无氧运动，例如巨蜥或鳄类能突然发动攻击并捕获猎物。因为变温动物的新陈代谢率都不高，所以它们对外部热源的依赖性很高，主要以环境温度和太阳作为身体的热源，所以它们都是变温的。其结果是，变温动物的体温往往变化很大，因而体温并不稳定。爬行动物的体温因栖息地不同而差异很大。生活在温和环境中的变温动物最佳体温为12℃。生活在炎热环境中的最佳体温为38℃或更高，因此不能笼统地说爬行动物是“冷血动物”。一般来说，动物体温越高就越活跃，但即使是温暖的爬行动物，其活动潜能也是有限的。大多数哺乳动物和鸟类的代谢率与有氧运动能力都较高。它们是恒温动物，能够持续长时间的高水平活动。随着时间增加，恒温动物可以更好地利用氧气来产生能量，这可能是恒温动物的主要优势。恒温动物也具有短时间内爆发出强力的无氧运动的能力，但它们对无氧运动的依赖性比爬行动物低，而且恢复得更快。因为恒温动物代谢率高，所以它们所需大部分热量都是自身产生的，是温血动物，体温更加稳定。一些恒温动物，比如人类，体温几乎是恒定的，健康的时候体温基本为常数。然而，许多鸟类和哺乳动物，一天或一个季节内体温会在一定范围内波动，所以它们是变温的。代谢率高的另外一个优点是能够让身体保持最佳温度，正常体温为30℃～44℃，而鸟类的体温总是不低于38℃。心脏工作也需要高水平的产能，这样才能为高大的动物提供足够高的血压。通常，哺乳动物和鸟类的代谢率和有氧运动能力大约比爬行动物高10倍，而能量收支差异甚至更大。然而，恒温动物的这些标准值有明显变化。哺乳动物中的单孔类、部分有袋类，刺猬、树懒、犰狳和海牛的能量消耗水平和需氧性能都比较适中，在某些情况下，与精力最充沛的爬行动物相比不会高出太多。一般来说，有袋类动物的代谢率略低于胎盘动物，所以袋鼠大约能比鹿节省三分之一的能量。鸟类中的大型平胸类的能耗水平与体型类似的有袋类相当。从另一个极端看，一些小型鸟类和微型哺乳动物的氧气消耗水平都非常高。因为特定物种可以在个别栖息地和生活方式中取得成功，所以动物界演化出了差异很大的产能系统。爬行动物在能量消耗方面具有一定的优势，所以它们能在有限的资源中生存和成长。恒温动物能够持续进行高水平活动，可以获取更多的能量，这是它们演化和繁殖成功的关键因素。恒温使得哺乳动物和鸟类成为大型陆生动物中的优势物种，它们的分布可以从热带一直到极地。但爬行动物在热带地区仍为数众多且非常成功，温带情况略次于热带。虽然脊椎动物的产能系统如此多样，但似乎仍有它们无法企及的事。平常，所有的昆虫都像爬行动物一样低效代谢。飞行时，大型昆虫的好氧水平与鸟类和蝙蝠一样高。昆虫可以实现极高的最大（最小）代谢率转换，这样既可以节能，又兼有很强的耗氧能力。昆虫能做到这些是因为它们有一个分布式的气管系统，该系统可以为它们的肌肉充氧。任何脊椎动物都不能同时具备高有氧运动能力和低新陈代谢率，这可能是因为恒温脊椎动物的呼吸循环系统是循环式的，即使在休息的时候也需要内脏全力运作。因此，昆虫的能量机制不适用于恐龙。但陆生脊椎动物演化出的所有产能系统不可能全部保留至今，所以应考虑到部分或全部恐龙很可能具有独特的能量机制。直到20世纪60年代，研究者通常都认为恐龙的能量机制类似于爬行动物，但如今大多数研究人员都认为，恐龙的产能机制和体温调节方式与鸟类和哺乳动物类似。这是被广泛接受的观点，因为恐龙是如此多样的一个群体，能量学方式千差万别，就像鸟类，尤其是哺乳动物那样。爬行动物的腿是非直立的，不与地面垂直，适合以1～2千米/时的缓慢速度行走，它们的低有氧活动能力可以长期工作。爬行动物疲惫时，它们的四肢可以轻易地放在腹部休息。任何现生变温动物都没有直立的腿。走路的时候一直需要能量，与游过同样的距离相比，走路需消耗几十倍的能量，所以只有耗氧能力强的动物才能以时速3千米的速度轻松步行。恐龙长而直立的腿与鸟类和哺乳动物类似，它们喜欢以时速3～10千米的速度步行，只有恒温动物才可以......