给七千万年前的恐龙量个体温吧

秦子川

穿越时光的“温度计”

科学家依靠的是δ47碳氧同位素团簇温度计。这不是一种实体温度计，而是一种地球化学研究方法。

同位素是指具有相同质子数、不同中子数的同一元素的不同核素。同位素分为稳定同位素和放射性同位素。任何元素及其同位素都有固定的半衰期，放射性同位素是指那些半衰期较短（<1050a），原子核不稳定的同位素。稳定同位素则往往相反，具有稳定的结构和长半衰期，相互之间往往只体现出质量数上的差异，由此导致物理、化学性质具有极其轻微的差异。

而不同温度条件下，同位素“跑”的速度都不相同。基于这种原理，如果我们知道了某个环境下轻的同位素和重的同位素分布的差异，也就是分馏的结果，就可以反推出这个环境的温度情况了。

威力加强版温度计测到恐龙牙齿温度

动物体内氧元素的来源就是呼吸作用和饮用水。但不同温度、不同地区，不同高度的氧同位素组成本身就有差异。动物喝的水里面氧同位素比例也有区别。还要考虑到相当多的植食性动物摄入水分来自进食的植物，植物本身又对氧同位素有自己的分馏作用。所以，虽然有一些基于氧同位素温度计还原古生物体温的研究，甚至恐龙当中也有涉及，但由于上述不确定性，一直不能算直接证据。虽然有些结果，但未被广泛承认。

幸运的是，δ47碳氧同位素团簇温度计技术的发展，让古生物学家看到了新的曙光。δ47碳氧同位素团簇温度计是基于碳的重同位素碳13和氧的重同位素氧18之间结合的程度，来推断碳氧化学键生成的时候化学反应周遭的温度。也就是说，可以准确测算矿物形成时，四周“小区域”的温度，而很少受到大环境影响。

对于古生物学家来说，这种方法是革命性的。加州大学洛杉矶分校的环境地球化学学者罗伯特在2011年，将这种方法应用到了恐龙牙齿化石的牙釉质当中，通过牙齿化石中的碳酸盐δ47碳氧同位素团簇温度计来推断恐龙体温。

牙齿到恐龙蛋，哪个才能测出恐龙的体温？

罗伯特的研究论文一经发表就引起了极大的关注。很多生物学家从生物的角度对这个工作提出了疑问：“牙齿的温度，真的代表這种动物的体温么？”

通过研究现生动物，尤其是大体型动物，科学家们发现，很多动物都存在一个叫做“热镶嵌”的生理现象。简单来说，动物的体温并不是均匀分布的，可能只是躯干的核心位置温度较高且恒定，而身体边边角角的位置体温可能相对更低。而牙齿并不存在于恐龙身体躯干的核心位置（恰恰相反，蜥脚类恐龙脖子很长，长在嘴里的牙齿离躯干更远），因此测得的牙齿温度，只能说是口腔温度，不能代表恐龙的体温。

我们知道，恐龙化石保存的都是骨头，而恐龙体腔核心部分，也就是恐龙的内脏，是没有化石保存下来的。如果用恐龙的骨骼化石做δ47碳氧同位素团簇温度计体温恢复，得出的结果会被永远质疑不代表恐龙“血肉”的温度。那怎么办呢？毕竟恐龙保存下来的都是骨头，血肉是不能保存的。

罗伯特团队将实验材料转向了另一种化石材料——恐龙蛋。为什么是恐龙蛋呢？因为蛋壳本身的碳酸钙是在子宫附近形成并沉积的。而包括子宫、输卵管在内的雌性生殖系统，一般都存在于雌性动物体腔内最核心的位置。只要测到了蛋壳的温度，就能够推断出动物内环境的温度。

罗伯特团队在2015年又报道了两类恐龙的体温。他们的研究发现，巨型长颈的蜥脚类恐龙体温更高，在35℃到38℃之间，体温可以与大部分现生的内温性哺乳动物相当，略低于体温更高的鸟类。而兽脚类恐龙的体温要低一些，在32℃左右，在外温性动物体温的范围内，比典型的内温性动物还是要低一些。也就是说，小体型的兽脚类恐龙体温低，而大体型的蜥脚类恐龙体温高。这似乎印证了之前一些学者对恐龙体温调节方式的判断——巨温性（简单来说就是因为体型太大，散热能力较低，所以体温较高）。

研究进一步精进

2020年2月14日，来自耶鲁大学和剑桥大学的地质学家罗宾·道森和古生物学家丹尼尔·菲尔德在《科学进展》杂志上发表了基于δ47碳氧同位素团簇温度计方法，对恐龙内温性这个问题的最新研究。进一步扩宽了人类对恐龙体温这个问题的认识。

在罗宾·道森这篇文章的估计下：加拿大这一高纬度地区的兽脚类恐龙——伤齿龙的三个蛋壳样品测出的体温差距比较大，分别是38℃，27℃和28℃，但都显著高于环境温度，作者认为这代表了小型兽脚类恐龙可能是有一定的体温变化范围的，但也有相当高的体温自我调节能力。

鸟臀类恐龙慈母龙的体温就要高很多了，无论是否考虑成岩作用影响，它们的体温估计都在40℃以上，最高估计可到44℃，可真是“发高烧”啊！相对而言，来自罗马尼亚的侏儒蜥脚类体温虽然较高，但没有这么极端，大约在36℃，和人的体温非常接近。

同时，罗宾·道森发现，罗马尼亚的侏儒蜥脚类的体温测算结果和之前罗伯特团队对体型更大的蜥脚类恐龙测算的体温结果差不太多，侏儒蜥脚类和大型蜥脚类体重差了十倍，而体温却如此接近，因此她认为蜥脚类恐龙不具有“巨温性”。最起码可以认为在蜥脚类恐龙当中，体型和体温之间关系并不大。

纵览现有的所有对恐龙各个类群（鸟臀类，蜥脚类和兽脚类）代表的δ47碳氧同位素团簇温度计体温估计，我们可以发现，虽然恐龙内部当中体温有所差异，但都是显著的高于环境温度的。作者整体评估了恐龙的温度调节能力，认为它们应该类似现生的中温性动物（能自身产热维持体温高于环境温度的动物），如棱皮龟。系统研究显示这种能力存在于各个恐龙演化支系当中，也就意味着，这种相对主动和积极的体温调节策略，可能自恐龙的祖先开始，就是恐龙家族的“传家宝”。也许，这也是它们能够统治中生代陆地的原因之一。