作者：@外空生物学·黄姤

当我们在博物馆看到恐龙化石时会不禁自叹，几亿年前的远古时代地球上竟然会有这么神奇的物种，身躯如此庞大的巨兽，在感叹之余，同时也会诸多问号，如此庞大的身躯每天有吃多少食物？奔跑起来会有什么样的速度？等等一连串的问号就在此时冒起来。

恐龙的种类是多样性的，有体型庞大的、有娇小玲珑的、奔跑速度快的、也有缓步爬行的、有羽冀丰满的、身披铠甲的、尾巴长有尖刺的、满口利齿的等等，虽然恐龙的身体特性以及长相各异，但是它们都有一个用来呼吸的器官——肺部组织。

恐龙灭绝于6500万年前的第五次生命大灭绝，在恐龙还没有灭绝的年代，大约2亿多年前，这是恐龙的鼎盛时期，它们在地球上繁衍生息，并成为统治地球生命的主宰。从进化生物学的角度来看，目前有关恐龙的谜题还有许多未被解开，其中有两点：

❶恐龙凭借什么成为地球生命的主宰？

❷为什么恐龙的进化会如此成功？

本文来科普一下恐龙凭借肺部组织和胸腔骨架结构成为三叠纪时代的主宰。我是本文作者：@外空生物学 ·黄姤。

恐龙的肺部组织

距今大约2亿年前的三叠纪，这个时期的地球生活环境是非常恶劣的，整个荒土大地，既没有会开花的草类，也没有显花的植，物，只有一些参天大树和蕨类植物零星分布在陆地上，共同存活在这片土地上的还昆虫类动物、哺乳类动物、小型蜥蜴以及各种食草和食肉的爬行类动物，这些生物都在为食物而艰苦地生活着。

植物的稀缺代表着三叠纪时期的地球大气层含氧量是非常低的，根据对恐龙化石的分析，三叠纪时期氧气的含量只有15%，这个数值是远远低于现在的，目前的地球氧气含量是21%。氧气含量只有15%是一个低氧量的环境，对于体型庞大的恐龙来说是严重供氧不足的，恐龙能否在这种恶劣的环境中存活下去，对它们来说具有很大的挑战性。它们不仅要在食物短缺的陆地上填饱自己的肚子，还要在这种低氧量的环境中存活下去并且繁衍出多样性的后代。

• 恐龙想要在低氧量的环境中存活下去，它们就必须要拥有一个功能强大的肺部

如今三叠纪时期的恐龙遗留下来的只有化石可供研究了，恐龙化石通过与现代动物的胸腔骨架结构作比对，可以得知三叠纪时期的恐龙的肺部组织是一个什么样的器官。这种对比的方法有个专业术语叫做——「现存系统发育分组」。

在恐龙的进化树中现存的恐龙后裔是鸟类，我国在辽西一带出土了大量带有羽毛的恐龙化石，这些化石能够证明鸟类就是恐龙的直接后代。在恐龙的进化树中同样还可以知道鳄鱼、蜥蜴与鸟类有着非常亲近的关系，它们都拥有一个共同的祖先，它们都是祖龙类动物的演化分支，只是它们后来分开进化了，在进化的道路上属于不同的物种。

• 现存的后裔——鸟类、
• 现存的近亲——鳄鱼、
• 现存的表亲——蜥蜴、

既然鸟类是恐龙的后裔，那么鸟类的骨架是最接近恐龙的，将现代鸟类、现代鳄鱼和现代蜥蜴的骨架结构与恐龙化石作比对，就可以模拟出恐龙的肺部组织。在三叠纪时期的恐龙就已经和哺乳类动物展开了剧烈的竞争，想要解开恐龙肺部组织的秘密，就要先了解哺乳类动物的胸腔骨架结构和肺部组织。

• 哺乳类动物的胸腔骨架结构和肺部组织

无论是两条腿行走或者四条腿爬行的所有哺乳类动物的胸腔骨架都是差不多的，例如狗的胸腔骨架的肋骨都是由脊椎延伸出来的，狗的肺部组织会把整个胸腔骨架填满，因此它的肺部是直接接触到脊椎和肋骨的。

哺乳类动物的肺就好比是一个气球，吸气的时候肺部会膨胀，呼气的时候肺部会收缩。肺里面有很多条分支气管，这些气管会将吸入的氧气输送到肺泡，然后再由肺泡输送到包围着肺部外面的薄膜，然后将氧气扩散到血液中。保护好肺部和输送氧气的薄膜是非常重要的，假如薄膜的厚度太薄的话，就会容易破损。哺乳类动物呼吸系统运行时，在吸气和呼气的过程中，肺部是处在膨胀与收缩之间相互转换的运行状态之中，因此哺乳类动物的肺是一个会运动的肺。

右下角图解：吸气时肺会膨胀到阴影部分

• 鸟类的胸腔骨架结构和肺部组织

鸟类获取氧气的方式完全和哺乳类动物不同，鸟类是采用空气流经肺部的方法获取氧气的，鸟类的肺部组织是直接与脊椎和肋骨相连的，有些鸟类的肺部组织甚至会延伸骨骼之中并嵌入到脊椎和肋骨里面，嵌在骨头里面的肺部和薄膜不易破损，让肺部组织更加牢固，这种结构叫做——脊椎气腔。

鸟类的肺就好比是一块海绵，里面布满了非常多的小孔，这些小孔有助于空气流通，小孔从肺部一直延伸到外面的薄膜，由薄膜将氧气输送到气囊后转至血液中，这种让空气流经肺部的方式，肺部并不会有膨胀和收缩的运动，因此鸟类的肺是一个不会运动的肺。

总结一下：

哺乳动物的肺部——1.肺部像一个气球。2.会膨胀和收缩运动。3.肺部组织有运动空间， 薄膜太 薄在运动过程中容易破损。

鸟类的肺部——1.肺部像一块海绵。2.不会膨胀和收缩运动。3.肺部组织没有运动空间， 薄膜不易破损。4.脊椎气腔。

胸腔结构特征

分叉的肋骨和脊椎气腔这两点在恐龙化石中是有迹可循的，这两个胸腔结构特征可以证明恐龙有着和鸟类一样的胸腔骨架结构和呼吸系统。

恐龙的肺部组织直接与脊椎和肋骨相连了，也没有像像哺乳类动物肺部组织的膨胀和收缩的活动性，这两点导致恐龙肺部的薄膜变得更加单薄，逐渐向着越来越薄的方向进化，当大量空气流经肺部的时候会让它的肺部薄膜容易破损，就像哺乳类动物的肺部与脊椎、肋骨磨损破裂一样，恐龙必须要进化出强大的肺部组织和胸腔骨架结构，因此它们的脊椎与肋骨不像哺乳类动物那样延伸的结构，而是脊椎与肋骨是相互扣嵌的。

氧气供给至全身最有效的方法就是通过肺部的薄膜来输送，薄膜是在含氧量低的环境下提高氧气供给的一种方法。三叠纪在含氧量只有15%的环境中，如果恐龙拥有的肺部组织鸟类的肺部，那么恐龙就会比其他生物更加优越，甚至超过现代的哺乳类动物。

• 如何证明恐龙拥有鸟类的肺部呼吸系统和胸腔骨架结构

通过现代鸟类的胸腔骨架与恐龙化石相比对比，有以下两点可以证明：

证明一：现代鸟类分叉的肋骨

在恐龙的化石中都可以看到它那分叉的肋骨，这就说明了恐龙的脊椎和肋骨是相互扣嵌的，这点与现代的鸟类完全一致。

证明二：脊椎气腔

在蜥脚类恐龙和兽脚类恐龙的化石中可以看到这个结构特征，也就是说脊椎气腔在掠食性恐龙的化石当中是普遍可见的。由于鸟类都是从蜥脚类恐龙演化而来的，所以这点也能够证明恐龙的骨骼也存在脊椎气腔。

@外空生物学·结语：三叠纪的恐龙并不是凭借体型的优势来能够成为主宰

从具有脊椎气腔特征的恐龙化石当中可以得知，恐龙在活着的时候，它的肺部功能是非常强大的。肺部组织和气囊组织嵌在肋骨中，使得胸腔骨架变成中空的，分叉的肋骨和脊椎相互扣嵌，使得恐龙的胸腔骨骼变得更加牢固，更进一步给肺部提供了保护。分叉的肋骨和脊椎气腔结合在一起创造出一具坚硬的骨架，促使恐龙的整个呼吸系统变得稳定，才能让现代的鸟类完美进化出超薄的肺薄膜。

三叠纪的恐龙有不会膨胀和收缩的肺，这点足以证明它们已演化出一个能在含氧量低的环境中获取足够氧气的肺，正是这个功能强大的肺，让它们成功主宰三叠纪时代。恐龙的肺和牢固的胸腔骨架，让它们拥有比其他生物更适宜在恶劣环境中生存的优越条件。哺乳类动物的肺部结构无法在含氧量低的环境中获取足够的氧气来维持生命，因此三叠纪的恐龙并不是凭借体型的优势来能够成为主宰，而是因为它有一个功能强大的——肺。

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