科学家重建了恐龙巢穴,并解开了一个7000万年前的谜团

一个研究团队复原了一个原尺寸的偷蛋龙巢穴,以探究这些类鸟恐龙在数百万年前是如何孵蛋的。通过结合物理实验与传热模拟,他们发现偷蛋龙很可能依靠自身体温以及太阳的热量。

发表在《生态与演化前沿》上的一项新研究重新审视了这个问题。台湾的研究人员结合物理实验和计算机模拟,调查了窃蛋龙蛋是如何被加热的,以及它们的孵化效率如何。为此,他们制作了一个原尺寸的窃蛋龙模型,并使用人造蛋重建了它的巢穴。

结果表明,孵蛋成体相对于蛋的位置对蛋的发育起到了重要作用。

“我们展示了窃蛋龙孵化模式的差异是由孵蛋成体相对于蛋的位置引起的,”资深作者、台湾国立自然科学博物馆脊椎动物古生物学副研究员杨子睿博士说。

研究还发现,窃蛋龙的孵化效率低于现代鸟类。

“此外,我们获得了窃蛋龙孵化效率的估计值,该值远低于现代鸟类,”第一作者苏俊宇补充道,他在进行研究时就读于台中市华盛顿中学。

窃蛋龙

窃蛋龙是一群长有羽毛、类似鸟类的恐龙,生活在白垩纪晚期,大约1亿至6600万年前。尽管它们的名字意思是“偷蛋贼”,但科学家现在认为它们并不偷蛋。第一具窃蛋龙化石是在一个巢穴附近发现的,导致研究人员错误地假设它正在抢劫巢穴。后来的发现表明,这种恐龙很可能是在照顾自己的蛋。

 

这些中小型恐龙拥有喙状的颚、长脖子,并且头上经常长有冠饰。大多数物种可能是杂食动物,以各种食物为食,可能包括植物、种子、蛋、贝类和小动物。在亚洲,特别是蒙古和中国发现的化石,为筑巢行为提供了显著的证据,包括保存在巢穴顶部呈孵蛋姿态的成体。

窃蛋龙对科学家尤为重要,因为它们有助于阐明从非鸟类恐龙到现代鸟类的进化过渡。它们的羽毛、筑巢习惯和亲代抚育行为表明,许多与鸟类相关的特征早在第一只真正的鸟类出现之前就已经进化出来了。

重建古老的恐龙巢穴

研究人员的重建工作基于黄氏河源龙,这是一种生活在7000万至6600万年前的窃蛋龙物种,地点在现在的中国。这种恐龙身长约1.5米,重约20公斤,建造的半开放巢穴包含几圈蛋。

为了重建这种动物,团队使用木框架和聚苯乙烯泡沫构建了躯干。添加棉花、布料和气泡纸来代表软组织。蛋是由树脂铸造的,并按照化石中窃蛋龙巢穴的布局排列成双环。

制作一个逼真的模型并非易事。

 

“部分困难在于逼真地重建窃蛋龙的孵化,”苏俊宇说。“例如,它们的蛋不像任何现存物种的蛋,所以我们发明了树脂蛋,尽可能地接近真实的窃蛋龙蛋。”

阳光可能发挥了重要作用

团队测试了不同的环境条件和孵蛋成体的存在如何影响蛋的温度。

在较凉爽的条件下,由成体照看的巢穴外环蛋显示出高达6°C的温差。这种变化可能导致异步孵化,意味着同一窝中的一些蛋比其他的孵化得更早。

在较温暖的条件下,外环蛋之间的温差降至仅0.6°C。这一发现表明,生活在较温暖环境中的窃蛋龙可能经历了不同的孵化模式,因为阳光提供了额外的热量来源。

“大型恐龙不太可能坐在它们的蛋堆上。据推测,它们像海龟一样利用太阳或土壤的热量来孵化蛋。由于窃蛋龙的蛋堆暴露在空气中,来自太阳的热量可能比来自土壤的热量重要得多,”杨子睿解释道。

窃蛋龙与现代鸟类的比较

研究人员还考察了窃蛋龙的孵化与现代鸟类相比如何。

大多数鸟类使用体温调节接触孵化(TCI),即成体通过坐在蛋上直接将体热传递给蛋。这种策略取决于三个条件。亲鸟必须接触到每一个蛋,作为主要热源,并将所有蛋保持在相对较窄的温度范围内。

窃蛋龙很可能无法满足这些要求。它们独特的巢穴设计阻止了成体同时与每一个蛋直接接触。

“窃蛋龙可能无法像现代鸟类那样进行TCI,”苏俊宇说。相反,这些恐龙和太阳可能是共同孵化者——这是一种效率低于现代鸟类所展示的孵化行为。然而,成体孵化和环境热源的结合——也许是一种与从埋藏式巢穴到半开放式巢穴进化相关的行为适应——并不一定更差。

根据杨子睿的说法,这种比较不应被视为恐龙和鸟类之间的竞争。

“现代鸟类在孵化蛋方面并不‘更好’。相反,今天的鸟类和窃蛋龙有着非常不同的孵化方式,或者更具体地说是育雏方式,”杨子睿指出。“没有优劣之分。这取决于环境。”

对恐龙育儿的新见解

研究人员强调,他们的结论与研究中使用的重建巢穴有关。他们还指出,今天的地球气候与白垩纪晚期的条件显著不同,这可能影响了结果。窃蛋龙也被认为比现代鸟类有更长的孵化期。

尽管如此,这项工作为研究恐龙繁殖提供了一种创新的新方法。通过结合物理重建和热传递建模,研究人员能够探索传统上仅使用化石难以调查的问题。

“这对所有学生,尤其是在台湾的学生,确实是一种鼓励,”杨子睿总结道。“台湾没有恐龙化石,但这并不意味着我们不能进行恐龙研究。”