牙齿化石显示霸王龙体温约36.3℃ 与现代大象相近

感谢IT之家网友 不一样的体验 的线索投递！IT之家 9 月 20 日消息，在过去很长一段时间里，霸王龙（T. rex）被大众视为行动笨拙、尾巴拖地爬行的爬行动物，外出活动前还得先晒太阳来提升体温。后来，更多研究推翻了这一印象，《侏罗纪公园》系列电影也让人们看到了一种活跃、近似鸟类的恐龙形象。但霸王龙是否靠恒温的热血支撑这种活跃生活方式，一直是悬而未决的问题。现在，我们也许离答案更近了一步。

主题配图，非事件现场。摄影：

这套“牙齿测温计”给出的霸王龙体温约为 36 摄氏度，与现代大象的体温大致相当。牙齿测温法。

此前很长一段时间，古生物学家只能借助骨骼显微结构、生长速率、化石出土地点等间接证据，来讨论恐龙的生理机能。一些研究认为，不少恐龙属于内温动物，能像鸟类和哺乳动物那样自行产热；也有观点提出，不同恐龙演化支或许各自发展出了不同的体温调节方式。

早期尝试测算霸王龙体温时，主要依赖骨骼和牙齿中的氧同位素。但难点在于，同位素比值不仅受温度影响，还与生物体内水体的化学成分有关；对于已经灭绝的物种，后面这项信息无法确定。

弗洛雷斯、伊格尔及同事利用团簇同位素测温法绕开了这一障碍。十多年前，伊格尔就已将这项技术用于侏罗纪蜥脚类恐龙研究。牙釉质中的碳酸盐矿物含有稀有重同位素碳‑13 与氧‑18；这些重原子彼此结合、聚集的频率，取决于矿物形成时的温度。由于牙釉质是在活体动物体内生成的，这些成键聚集记录便保存了动物的体温，且不再受体内水体成分干扰。

研究所用的牙齿样本。

该团队分析了洛杉矶县自然历史博物馆提供的三枚霸王龙牙齿。这些化石均出土于蒙大拿州的海尔溪地层，该地层记录了小行星撞击地球之前的最后一段地质时期。其中两枚牙齿属于一头亚成年霸王龙，这只个体体重很可能超过 3 吨；第三枚则是另一头个体残留的部分牙齿。作为对照，研究人员还分析了五种鳄类的牙齿，这些远古鳄类当时栖息在同一片河川与泛滥平原环境中。

在正式测温之前，团队先要确认，埋藏地下 6600 万年是否改变了牙齿本身的化学性质。研究重点放在牙釉质上——相比牙本质和骨骼，牙釉质更不容易发生后期蚀变，并且开展了多项核验。

结果显示，同一颗牙齿的牙釉质与牙本质的同位素特征并不一致；如果埋藏之后发生过化学改造，这种差异很难被保留下来。红外光谱检测表明，该化石牙釉质的特征与现代短吻鳄的牙釉质有相似之处；其碳酸盐含量也与现代爬行动物牙釉质相符。碳同位素甚至还读出了属于捕食者的饮食信号。

在确认千万年的地下埋藏并未改变牙齿化学成分之后，研究人员便利用这套技术反推古生物体温。

体温偏高的爬行动物。

来自那头亚成年霸王龙的两枚牙齿分别测得 37.3 摄氏度与 35.9 摄氏度；第三枚牙齿对应的个体体温为 34.7 摄氏度。取平均值后，霸王龙体温约为 36.3℃，误差范围 ±2.5℃。该数值与印度象、非洲象约 36℃ 的体温十分接近，同时也落在鸵鸟、鸸鹋这类大型不会飞鸟类的误差区间内；相比之下，体型更小的飞行鸟类平均体温高于 41℃，霸王龙的体温略低于它们。

作为对照组的远古鳄类平均体温为 30.9℃，与现代鳄类的体温区间吻合。现代鳄类会在水里和岸边晒背点之间来回移动，把自身维持在 30‑35℃。霸王龙与同期鳄类之间的体温差距，也与如今大型哺乳动物与鳄类之间的温差相类似。

接下来需要验证的一点是：霸王龙是能维持稳定自身体温，还是体温仅仅跟随周边环境变化。为此，科学家分析了海尔溪地层同一地点出土的淡水蚌化石的团簇同位素。蚌的化石记录的基本是夏季水体温度，测算得出夏季平均水温大约 26℃。

团队另外搭建了一套高分辨率晚白垩世气候模型，网格精度约 60 千米，设置偏冷、偏热两套情景。即便是在偏热情景之下，海尔溪地区夏季最热月份气温峰值仅约 33℃，年平均气温接近 21℃。

由此可以看出，霸王龙的体温持续高于它所处环境的气温。不过论文作者也特别说明：仅凭体温数据还不能直接断定动物的新陈代谢水平。

活动的生存空间。

据IT之家了解，体型巨大的动物仅仅依靠庞大躯体散热缓慢，就可以维持体温；这种现象叫做惯性恒温（巨温性）。按照体重建立的冷血动物体型缩放模型给出的预测值，要低于该研究中亚成年霸王龙的实测体温。尽管这类体型‑体温模型本身仍存有争议，但这项新研究认为，本次结果进一步佐证霸王龙属于恒温内温动物：依靠自身代谢产生热量，维持稳定体温；同时研究团队也承认，该问题尚未彻底盖棺定论。

为了探究霸王龙能够向寒冷气候区扩张到何种范围，研究人员搭建了一套名为虚拟物种的计算机模型。他们收集 465 种现存恒温哺乳动物与鸟类的耐热数据，这些现存物种可以适应‑13℃ 至 43.6℃ 的环境。再结合牙齿实测得到的霸王龙体温区间 34.7‑37.3℃，叠加气候模拟得到的季节性降水数据。之后把物种适宜生存的曲线投影到晚白垩世北美洲古地图上，同时还原当时分隔北美大陆的西部内陆浅海不同时期的海岸线。模型得出结论：霸王龙几乎可以在这片大陆上的任意区域生存。

现已发现的霸王龙化石出土地点大多落在模型判定的高适宜栖息区域；但是化石点位仅仅占预估栖息地范围当中很小一部分。研究团队认为，这种情况更多是化石保存以及野外发掘的局限性造成，并不代表霸王龙实际的活动范围。模型同时显示，南北纬度的两极地带同样具备不错的生存适宜度；这与阿拉斯加出土的暴龙类化石，以及得克萨斯州跨佩科斯地区疑似霸王龙化石的发现可以互相印证。除低温之外，高温环境大概率也没有成为它生存的限制条件。

研究人员还综合热量与湿度指标，测算现代内温动物的致死阈值；模拟结果显示，晚白垩世北美洲任何一处区域都没有突破该致死上限。霸王龙耐寒这一结论，也和现有证据可以相互印证：暴龙这一支系当年是经由白令陆桥，从亚洲迁徙进入北美洲。

当然，关于霸王龙仍有不少谜题等待解答。

季节带来的数据偏差。

出于保护化石的考虑，研究人员只在每颗牙齿上采集很小的样本。这就意味着取样有可能只捕捉到恐龙某一个季节的生长记录。虽然取自那头亚成年个体的两颗牙齿上两处不同点位的检测结果在统计学上保持一致，三枚牙齿当中也没有出现异常离群的数据；但研究人员坦言，仅仅依靠三枚牙齿样本，尚不能完全排除季节性带来的数据偏差。

倘若这项研究的结论成立，那么霸王龙就是一类身体恒温的捕食者。它拥有不错的生理适应能力，可以在整块大陆上迁徙游走，南至湿热地带，北靠近极地。该团队计划继续使用这套团簇同位素测温技术，进一步考察这类恒温生理特征在其他恐龙当中的普及程度，以及该生理特征最早于何时演化出现。