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中美學者合作揭秘小型鳥腳類恐龍發育模式:每年都有生長線

孫自法 發布時間:2020-08-19 17:07:00來源: 中國新聞網

  中新網北京8月19日電 (記者 孫自法)為(wei) 什麽(me) 爬行動物能夠終生生長,而哺乳動物和鳥類成年後不再生長?這和遠古時期恐龍生長發育模式有何演化關(guan) 聯?

  中美古生物學家通過對熱河生物群著名的小型鳥腳類恐龍——上園熱河龍進行詳細骨組織學分析,最新合作研究發現熱河龍的生長模式具有獨特的特點:大多數都能快速生長,但每年都會(hui) 有發育生長(停滯)線,很多恐龍外側(ce) 都發現類似於(yu) 現生哺乳動物的外周休止線;性成熟時間不統一,在2-4歲之間;兩(liang) 性生長差異、環境和動物的行為(wei) 方式都會(hui) 影響爬行動物生長速率,從(cong) 而影響骨組織形態的變化。

  由中國科學院古脊椎動物與(yu) 古人類研究所徐星、趙祺聯合中國地質大學(武漢)韓鳳祿、美國喬(qiao) 治華盛頓大學約瑟夫·史蒂格勒(Josef Stiegler)共同完成的上園熱河龍研究成果論文,最近已在線發表於(yu) 國際專(zhuan) 業(ye) 學術期刊《古脊椎動物學雜誌》(Journal of Vertebrate Paleontology)上。

  上園熱河龍成年體(ti) 長1-2米,兩(liang) 足行走,擅於(yu) 奔跑。此次中美合作研究對熱河龍的5個(ge) 大小不同的個(ge) 體(ti) 進行骨組織學研究,從(cong) 骨組織顯微結構可以看出熱河龍血管密集,形態多樣,指示出較快的生長速率,顯著快於(yu) 現代的蜥蜴和鱷類等爬行動物。同時,上園熱河龍也有發育清晰的生長停滯線,據其進行骨齡的估算表明,本次研究的上園熱河龍個(ge) 體(ti) 死亡時年齡在0-5歲,5件標本可分為(wei) 幼年早期、幼年晚期和亞(ya) 成年期三個(ge) 階段。

  科研合作團隊介紹,除生長線外,此次骨組織學研究還獲得更多恐龍生理學成果,主要包括以下幾個(ge) 方麵:

  首先,熱河龍幾歲能達到性成熟?對現生的四足動物研究表明它們(men) 在達到性成熟之後,生長速率會(hui) 有一個(ge) 明顯的下降。這種生長速率的變化會(hui) 在骨組織學中表現出來,包括生長停滯線間距顯著變短(生長突然減慢,厚度減薄),骨組織類型發生變化(從(cong) 反映快速生長的纖層骨到慢速生長的板層骨)。這種變化在熱河龍骨組織結構中也清晰的顯現出來,但是結果表明熱河龍性成熟的時間並不統一,而是在2-4歲之間。這和一些現生的爬行動物相似,在現生的一些蜥蜴中也表現出雌雄個(ge) 體(ti) 性成熟的時間不同的現象,而在鱷魚中雌雄達到性成熟是根據體(ti) 型大小來定的,性成熟的時間也有一定的變化範圍。因此熱河龍的性成熟可能和體(ti) 型大小、兩(liang) 性差異以及環境變化相關(guan) 。

  其次,熱河龍是否具有兩(liang) 性差異?在恐龍中區分兩(liang) 性差異比較困難。在現生的鳥類產(chan) 卵前會(hui) 在體(ti) 內(nei) 富集鈣元素,在產(chan) 卵期雌性個(ge) 體(ti) 骨組織結構中有一層特有髓質骨,因此如果在骨組織切片中發現了這個(ge) 結構能夠準確的指示雌性個(ge) 體(ti) ,但熱河龍中並未發現。其他區分辦法方麵,在現生的爬行動物人們(men) 發現一些類群在性成熟之前雌雄個(ge) 體(ti) 具有相同的生長速率,但是之後它們(men) 速率不同造成了個(ge) 體(ti) 大小的不同。還有一種情況,在性成熟之前雌雄個(ge) 體(ti) 生長速率不同,雌性顯著快於(yu) 雄性或者相反。這次研究發現熱河龍生長很不規律,但能發現兩(liang) 種情況,一種1歲前速率最快,之後是緩慢的減少,另外一種情況是前兩(liang) 年快速生長,而後顯著變慢並出現板層骨。這可能反映出兩(liang) 性差異,但是由於(yu) 樣本太少,也可能是不同個(ge) 體(ti) 生長差異的表現,還需要更多的樣本才能進一步確定。

  第三,骨組織學能否反映環境變化或者行為(wei) 方式呢?最近的合作研究認為(wei) ,環境和動物的行為(wei) 方式能夠直接影響爬行動物的生長速率,從(cong) 而影響骨組織形態的變化。這次研究在最大的熱河龍個(ge) 體(ti) 中發現長骨中部橫切片外側(ce) 發育板層骨和密集的生長線,表明該個(ge) 體(ti) 經曆了長時間的生長緩慢甚至停滯,而在最外側(ce) 血管增多,表明生長有一定的複蘇。如何去解釋這種現象?研究認為(wei) 一種情況是環境的變化,惡劣的環境可能會(hui) 造成生長的停滯,而環境變好,食物充足的情況下可以繼續生長。此外,其實恐龍的行為(wei) 方式對生長速率也有一定的影響,當恐龍達到性成熟的時候,很多恐龍產(chan) 蛋,並有照顧後代的行為(wei) ,這對恐龍本身也是一種能量的消耗,也可能會(hui) 造成生長的長期變慢和停滯。科研合作團隊指出,熱河龍的骨組織學能夠反映環境的變化甚至行為(wei) 方式的改變,但如何去區分這種成因還需要更多證據的支持。

  據了解,現代大多數哺乳動物的骨組織學結構具有血管密度大、形態複雜、反映出快速生長等特點,但是成年後在外側(ce) 發育密集的外周休止線,這些是停止生長的標誌。而現代的爬行動物如鱷魚、蜥蜴等骨組織學結構,則顯示血管少、形態單一、每年形成類似樹木年輪的生長(停滯)線等特點,這些都表明爬行動物生長速率較慢,但卻一直生長,因為(wei) 並沒有在外側(ce) 形成類似於(yu) 哺乳動物的外周休止線。

(責編: 賈春玲)

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