发表在《生态学与演化前沿》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。为此,他们制作了一个原大的窃蛋龙模型,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在蛋的发育过程中起到了重要作用。
“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,生活在晚白垩世,大约1亿至6600万年前。尽管它们的名字意为“偷蛋贼”,但科学家现在认为它们并不偷蛋。第一块窃蛋龙化石是在巢穴附近发现的,导致研究人员错误地认为它正在抢劫巢穴。后来的发现表明,这种恐龙很可能是在照顾自己的蛋。
这些相对中小型的恐龙拥有喙状的颌部、长长的脖子,头部通常长有冠饰。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,为筑巢行为提供了非凡的证据,包括保存在巢穴顶部呈孵蛋姿势的成体。
窃蛋龙对科学家尤为重要,因为它们有助于阐明从非鸟恐龙到现代鸟类的演化过渡。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演化出来了。
重建古代恐龙巢穴
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6600万年前现今中国境内的窃蛋龙物种。这种恐龙身长约1.5米,重约20公斤,建造的半开放式巢穴包含几圈蛋。
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。蛋由树脂浇铸而成,并按照化石中窃蛋龙巢穴的布局排列成双环。
创建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,它们的蛋不同于任何现存物种的蛋,因此我们发明了树脂蛋,以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以及孵蛋成体的存在如何影响蛋的温度。
在较凉爽的条件下,有成体照看的巢穴外环中的蛋显示出高达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源。
“大型恐龙不太可能坐在它们的蛋窝上。据推测,它们像海龟一样利用太阳或土壤的热量来孵化蛋。由于窃蛋龙的蛋窝是暴露在空气中的,来自太阳的热量可能比来自土壤的热量重要得多,”杨博士解释道。
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使得成体无法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——这是一种比现代鸟类效率更低的孵化行为。然而,成体孵化与环境热源的结合——或许是与从埋藏式巢穴向半开放式巢穴演化相关的一种行为适应——并不一定更差。
杨博士认为,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,现今生活的鸟类和窃蛋龙有着非常不同的孵化方式,或者更具体地说是孵蛋方式,”杨博士指出。“没有优劣之分。这取决于环境。”
关于恐龙育儿的新见解
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,今天的地球气候与晚白垩世的条件显著不同,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传热建模,研究人员能够探索那些传统上仅靠化石难以调查的问题。
“这对所有学生,尤其是台湾的学生,确实是一种鼓励,”杨博士总结道。“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。”