牙齿化石揭秘霸王龙体温：约36.3℃，与现代大象相当

IT之家 9 月 20 日消息，在上个世纪的大部分时间里，霸王龙（T. rex）在人们的印象中是行动迟缓、拖着尾巴爬行的爬行动物；外出活动之前，它还需要晒晒太阳提升体温。之后，进一步的研究推翻了这种看法，《侏罗纪公园》电影向大众呈现出一种行动活跃、类似鸟类的形象。但霸王龙是否依靠恒温的热血为这种活动提供能量，长期以来始终是一道谜题。如今，我们距离答案或许更近了一步。

由加州大学洛杉矶分校的地球化学家兰登 ·J· 弗洛雷斯（Randon J. Flores）与罗伯特 ·A· 伊格尔（Robert A. Eagle）牵头的研究团队，通过分析霸王龙的牙齿，完成了对其体温的测算。这套“牙齿测温计”测出霸王龙的体温约为 36 摄氏度，大致相当于现代大象的体温。

牙齿测温法

长期以来，古生物学家只能依靠骨骼显微结构、生长速率、化石出土地点这类间接证据，围绕恐龙的生理机能展开争论。一部分研究提出，许多恐龙属于内温动物，可以像鸟类与哺乳动物一样自行产生身体热量；另一些观点则认为，不同恐龙演化支可能各自演化出了不同的体温调节策略。

早期测算霸王龙体温的尝试，主要依靠骨骼和牙齿当中的氧同位素。但问题在于，同位素比值不只受温度影响，还和生物体内的水体化学成分有关；对于早已灭绝的物种，这一项信息无从确定。

弗洛雷斯、伊格尔及其同事采用团簇同位素测温法突破了这一难点。十多年前，伊格尔就已经将这项技术应用于侏罗纪蜥脚类恐龙的研究。牙釉质里面的碳酸盐矿物含有稀有重同位素碳‑13 与氧‑18；这些重原子相互结合、聚集在一起的频次，取决于矿物形成时所处的温度。由于牙釉质是在活体动物体内生成，这些成键聚集的记录就保存下动物的体温，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。全部化石出土于蒙大拿州的海尔溪地层，这套地层记录了小行星撞击地球之前的最后一段地质时期。其中两枚牙齿来自一头亚成年霸王龙，这只个体体重很可能超过 3 吨；第三枚是另一头个体残留的部分牙齿。作为对照，研究人员同时分析了五种鳄类的牙齿，这些远古鳄类当年就栖息在同一片河川与泛滥平原环境之中。

在正式开展测温之前，团队先要确认，埋藏地下 6600 万年没有改变牙齿本身的化学性质。研究把重点放在牙釉质上 —— 牙釉质相比牙本质和骨骼更不容易发生后期蚀变，并且开展了多项核验。

结果发现，同一颗牙齿的牙釉质与牙本质的同位素特征并不相同；倘若埋藏之后发生过化学改造，这种差异很难保留。红外光谱检测显示，该化石牙釉质的特征和现代短吻鳄的牙釉质存在相似之处；其碳酸盐含量也和现代爬行动物牙釉质相吻合。碳同位素甚至还读出了属于捕食者的饮食信号。

确认千万年的地下埋藏并未改变牙齿化学成分之后，研究人员便借助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。取平均值之后，霸王龙体温约为 36.3℃，误差范围 ±2.5℃。该数值和印度象、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之内；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，也和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：霸王龙是可以维持稳定自身体温，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。