由于最近的新冠肺炎疫情，测量体温已经成为日常生活的一部分。

志愿者正在为居民测量体温

人类的正常体温在36到37摄氏度之间。你想过灭绝恐龙的体温吗？

“既然我们想知道恐龙的体温，那我们就直接测试吧！”最近耶鲁大学和剑桥大学的科学家说，我们可以测量恐龙7000万年后的温度！

科学家使用过哪些法宝？

恐龙是什么动物？

之所以体温测量可行，是因为人类是典型的吸热动物。吸热动物可以独立地将内部环境温度稳定在相对固定的范围内，不受环境影响。每个吸热动物的恒定体温是不同的。一般来说，新陈代谢较快的动物体温较高。例如，一些小鸟的体温超过40摄氏度。

等等，我听说过温血动物，一种冷血动物。什么是吸热？有温暖的动物，有温暖的动物吗？

吸热性是指生物体能够保持一个对其代谢有利的温度，它主要依靠自身产生的热量来维持体温，而不是依靠环境的热量。典型代表是大多数哺乳动物和鸟类。

放热是指生物体主要依靠外部热源的热量来调节其体温，因此其体温随环境温度而变化。蜥蜴、鳄鱼和大多数海龟都是放热生物。

除了内外温动物，还有中温动物和巨温动物。

嗜温生物的体温调节能力介于两者之间，往往可以通过自身产生的热量使体温保持高于环境温度或保持在一定范围内。但是它不能像吸热器一样将体温维持在一个非常高且稳定的水平。活着的动物代表很少，包括棱皮龟和单孔哺乳动物。

巨温也叫惯性恒温。由于体型较大，极端温度的动物表面积相对较小，散热能力低于体型较小的动物。散热能力的降低导致它们的体温维持在非常高的水平，即使它们的代谢能力不如典型的吸热动物。

好了，让我们回到恐龙的话题。

要研究活的动物是否是吸热动物，只需要温度计。很难直接衡量像霸王龙这样已经从地球上灭绝的动物是否是吸热动物。分类学研究认为，恐龙和现存的爬行动物是近亲，也是鸟类的直系祖先。但爬行动物和鸟类，只是属于放热和吸热。

由于这种复杂的关系，关于恐龙是否是吸热动物的争论一直很广泛。

霸王龙觉得热吗？Syfy.com/syfywire

古生物学家已经尝试了许多方法来解决这个问题。但是没有人能拿着温度计回到6600万年前，找一只霸王龙来测量。因此，之前科学家主要是通过恐龙的其他生理特征和形态结构来研究恐龙是否是嗜温动物。

随着研究的深入，许多证据支持恐龙可能具有嗜温甚至吸热的特性。但由于缺乏直接数据，对恐龙体温调节的描述一直处于非常模糊的状态。

穿越时间的“温度计”

事实上，恐龙的体温是可以测量的。

科学家并不依赖月光宝盒或时光机，而是δ47碳氧同位素集群温度计。

你一定想问:“有没有这样一种可以穿越时间的温度计？!"

其实这不是物理温度计，而是地球化学研究方法。δ47碳氧同位素团簇温度计是近年来恢复古温度的一种新的地球化学方法，在古环境变化中得到了广泛应用。应用于古生物学的不多，恐龙化石更是凤毛麟角。

要介绍这种方法，我们要从这种方法的前身——氧18同位素温度计说起。

说到同位素，大多数人必然会联想到“放射性”这个听起来不安全的术语。其实同位素是指同一元素的不同核素，质子数相同，中子数不同。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。放射性同位素是指半衰期短的那些生理现象。简单来说，就是动物的体温分布不均匀。可能是躯干核心的温度高且恒定，而身体角落的体温可能相对较低。但是，牙齿并不存在于恐龙躯干的核心位置，所以测得的牙齿温度只能说是口腔温度，而不能代表恐龙的体温。

我们知道，所有的恐龙化石都是用骨头保存的，而恐龙体腔的核心部分，也就是恐龙的内脏，是不用化石保存的。如果用恐龙骨骼化石恢复δ47碳氧同位素团簇温度计的温度，结果将永远受到质疑，这并不能代表恐龙“血肉”的温度。那我们该怎么办？毕竟，所有保存下来的恐龙都是骨头，但血肉却无法保存。

不知道罗伯特·伊格尔的团队是灵机一动还是上级指示。他们把实验材料变成了另一种化石材料——恐龙蛋。

为什么是恐龙蛋？

让我们用产卵的过程来还原它。

母鸡卵巢中大约有4000个初级卵母细胞。首先，蛋黄物质沉积在卵母细胞周围，然后卵母细胞进入输卵管。蛋黄在输卵管漏斗部与精子结合形成受精卵。受精卵继续下行，在输卵管增大部分被蛋白质包裹形成蛋清。然后形成蛋壳膜，再进入子宫，最后钙沉积在蛋壳膜上，形成蛋壳和蛋壳外薄薄的角质层保护膜。

也就是说，对于蛋壳来说，蛋壳的碳酸钙是在子宫附近形成和沉积的。雌性生殖系统，包括子宫和输卵管，一般存在于雌性动物体腔的核心。只要测量蛋壳的温度，就可以推断出动物环境的温度。

不得不称赞，这个想法真是天才！

实验过程基本不变，只是分析材料需要换成更常见的恐龙蛋壳化石。罗伯特·伊格尔的团队在2015年报告了两种恐龙的体温。他们的研究发现，巨型长颈蜥脚类动物的体温较高，在35°C至38°C之间，与大多数现存的嗜温哺乳动物相当，略低于体温较高的鸟类。兽脚类动物的体温较低，约为32℃，低于典型的恒温动物的体温。也就是说，小型兽脚类动物体温低，大型蜥脚类动物体温高。这似乎印证了一些学者对恐龙温度调节方式的判断——巨型温度。

Robert Eagle的研究结果表明，偷蛋龙的体温在活体放热范围内，而蜥脚类动物的体温接近活体哺乳动物的体温Eagle等2015

需要解决的三个新问题

新的研究解决了旧的问题，但很快新的问题出现了。

首先是生物问题。不得不说，这个研究实验的设计虽然很巧妙，但是样本太少了。虽然恐龙和恐龙蛋很罕见，但罗伯特·伊格尔两项研究的样本甚至不能代表所有的“非鸟恐龙”。在恐龙的分类框架下，一个重要的进化分支——鸟臀恐龙，并没有被纳入本研究。

还有一个基本但容易被忽视的问题。即测量体温后，在讨论一个生物体是否为内热动物时，关注的是“保持体温高于环境温度的能力”，而不是“体温的绝对值”。也就是说，理想情况下，我们应该看看恐龙的实测温度和环境温度，并计算它们之间的差异。如果差异非常明显，我们就可以真正证明恐龙是吸热动物。罗伯特·伊格尔团队研究的化石来自白垩纪的中低纬度地区，白垩纪的环境温度本来就很高。测得的高温可能不是因为这些恐龙是吸热动物，而是因为当时的环境非常炎热。活体动物中也有这种情况的例子。一些恒温温室里养的蜥蜴和乌龟也可以有很高的体温，但这不是自己调控的，而是取决于外界环境。

此外，地质学领域的一些问题还有待解决。生物死亡后形成的化石需要经过漫长的埋藏和成岩作用。新铺的蛋壳记录了妈妈的核心温度，但是埋了7000多万的蛋壳可以吗？事实上，如果化石在埋藏和成岩过程中发生重结晶，再结晶形成新的碳酸盐，这些碳酸盐带来的温度信息与母体无关，而是反映了地质过程中的温度。

δ47碳氧同位素团簇温度计在恐龙身上的应用停滞了近5年，要么是前方荆棘丛生，要么是实验条件苛刻。

所有人都期待的直接证据终于到来了

金子总会发光。2020年2月14日，美国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的恐龙内部温度最新研究成果。

虽然基本的研究方法是从罗伯特·伊格尔的团队继承下来的，但研究样本中也使用了恐龙蛋壳。然而，通过新的研究方法和比较方法，新的研究工作大多解决了罗伯特·伊格尔团队研究的不足，进一步拓宽了人类对恐龙体温的认识。

对于恐龙蛋中成岩作用和重结晶的影响，本研究利用蛋壳形态、元素示踪和阴极发光显微镜评价地质过程对蛋壳的影响，并通过反算消除地质过程的影响。

首次用δ47碳氧同位素团簇温度计测量母龙恐龙蛋的温度。此外，为了避免低纬度地区的研究材料无法证明内部温度，本研究中的材料大多来自高纬度地区，对同一地层中的软体动物和植物采用相同的方法进行测量来表示环境温度，进而得到环境温度与体温数据的差值。

此外，本研究研究的蜥脚类动物蛋壳来自罗马尼亚侏儒蜥脚类动物，这是一种经历了岛屿小型化的小型蜥脚类动物。这个体温研究的结果也可以用来讨论前面提到的“恐龙是否极度温暖”的问题。

根据Robin Dawson文章的估算，加拿大兽脚类恐龙蜥脚类的三个蛋壳样本测得的温度差异较大，分别为38°C、27°C和28°C，但都明显高于环境温度。笔者认为，这意味着小型兽脚类恐龙可能会有一定范围的温度变化，但它对温度的自我调节能力也相当高。

鸟臀恐龙，母龙的温度要高得多。不管是否考虑成岩作用，它们的温度估计在40°C以上，最高温度估计在44°C，真的是“高烧”！相对来说，来自罗马尼亚的侏儒蜥脚类动物的体温虽然高，但也没有那么极端，大概在36°C左右，非常接近人体体温。

与此同时，Robin Dawson发现，罗马尼亚侏儒蜥脚类动物的体温测量结果与之前Robert Eagle团队测量的体型较大的蜥脚类动物的体温测量结果相差不大。侏儒蜥脚类和大型蜥脚类的体重相差十倍，但温度又如此接近，所以她认为蜥脚类没有“巨型温度”。最起码可以认为，在蜥脚类动物中，体型和体温的关系不大。

目前已完成体温测量的恐龙体温与其体型和生活环境温度的关系为Dawson等2020

纵观现有的各种恐龙群代表的δ47碳氧同位素集群温度计的所有温度估计值，我们可以发现，虽然恐龙的温度存在差异，但都明显高于环境温度。作者从整体上评价了恐龙的温度调节能力，认为它们应该类似于现代的嗜温动物，如棱皮龟。系统研究表明，这种能力存在于恐龙的各种进化分支中，这意味着这种相对主动、主动的温度调节策略可能从恐龙的祖先开始，成为恐龙家族的“传家宝”。或许，这也是他们能够统治中生代土地的原因之一。

图9恐龙的后代是典型的吸热动物，鸟类；恐龙的远亲是典型的放热动物；目前对恐龙各个类群的温度测量表明，所有非鸟类恐龙都可能具有正温度调节能力，以维持其体温高于环境温度。Dawson等人，2020年

主要参考文献:

蛋壳地球化学揭示了恐龙祖先的代谢温度调节。《科学进展》，2020，6: eaax9361。

Eagle，R. A .，M. Enriquez，G. Grellet-Tinner，a . p . rez-Huerta，D. Hu，T. Tütken，S. Montanari，S. J. Loyd，P. Ramirez，A. K. Tripati，M. J. Kohn，T. E. Cerling，L. M. Chiappe和J. M. Eiler。"蛋壳中的同位素排序反映了体温，并暗示了两种白垩纪恐龙不同的热物理学."自然通讯6: 8296。

Eagle，R. A .，T. Tutken，T. S. Martin，A. K. Tripati，H. C. Fricke，M. Connely，R. L. Cifelli和J. M. Eiler。"根据化石生物矿物的同位素排序确定恐龙体温."科学333: 443-445。

恐龙中温现象的证据。科学，2014，344: 1268-1272。

块状同位素温度计的修正校准。地球和行星科学快报，2013，382: 47-57。

本文由科普中国整合出品，秦子川监制，计算机网络信息中心监制。“科普中国”是中国科协和社会各方利用信息技术开展科学传播的科学权威品牌

本文授权转载自中国科学院官方科学平台科学大院。如需转载两次，请联系原作者