人們(men) 常常與(yu) 蛋殼打交道，然而多半隻是把它們(men) 當作多餘(yu) 的東(dong) 西丟(diu) 進垃圾桶，甚至有人覺得如果雞蛋沒有殼，我們(men) 的早餐會(hui) 更加令人舒心。有誰關(guan) 心過這薄薄的蛋殼裏究竟藏有多少秘密呢？本文就來介紹一下大自然中不同的蛋殼，尤其是已滅絕的遠古巨獸(shou) ——恐龍，它們(men) 在自己的蛋殼上究竟花了多少心思。
 

蛋的結構

羊膜卵，也就是我們(men) 通常所說的“蛋”，是脊椎動物在繁殖上徹底擺脫水環境的一個(ge) 重要創舉(ju) 。兩(liang) 棲動物雖然在成年後能夠爬上陸地，但它們(men) 仍然需要把卵產(chan) 在水裏，因為(wei) 它們(men) 的卵是膠質的，柔軟且易脫水。

在胚胎發育過程中，胚胎體(ti) 外包有羊膜的脊椎動物被稱為(wei) 羊膜動物，爬行類、鳥類、哺乳類均屬羊膜動物。也就是說，由外胚層和中胚層發育而成的羊膜，提供一個(ge) 水性環境，從(cong) 而保證胚胎的正常生長和發育。羊膜動物的胚胎被包裹在羊膜中，這是它自己獨有的“小池塘”，另外還配有專(zhuan) 屬“食堂”——卵黃囊，以及“衛生間”——尿囊。胚胎和它整套的生存保障係統都被蛋殼包裹起來，避免它們(men) 在陸地上受到外力破壞，同時也不易脫水。

另外，還有一件重要的事是胚胎的呼吸——蛋殼上有許多氣孔，滿足了胚胎對氧氣的需求，並且排出二氧化碳。

鱷魚蛋殼縱切麵和鱷魚蛋殼上的氣孔
 

軟蛋VS硬蛋：鈣質層的角力

現代爬行動物和鳥類都是產(chan) 蛋的，不同的動物類群的蛋殼結構卻截然不同。大多數有鱗類動物（如蛇、蜥蜴等）產(chan) 下的是膜質軟殼蛋。孵化過的蛇蛋，它們(men) 像泄了氣的皮球一樣癟了下去，蛋殼卻不產(chan) 生任何裂紋。這種蛋殼在外表麵有一層薄薄的方解石晶體(ti) 層，裏麵則是一層很厚的蛋白質纖維膜（俗稱蛋皮）。因為(wei) 蛋白質纖維膜占了蛋殼的絕大部分，所以這種蛋殼柔韌性很強，不會(hui) 輕易碎裂。

鳥蛋殼是我們(men) 平時接觸最多，也是最熟悉的。鳥類蛋殼的鈣質層是由緊密排列的方解石殼單元組成的。在接近蛋白質纖維膜的地方，殼單元呈錐形，稱為(wei) “錐體(ti) 層”；向蛋殼外表麵方向，殼單元變成柱狀，稱為(wei) “柱狀層”。在掃描電鏡下觀察，殼單元的錐體(ti) 是由層狀方解石晶體(ti) 組成的楔狀體(ti) 組成，向外的棱柱體(ti) 是由塊狀的方解石晶體(ti) 組成。因此，鳥蛋殼的結構比爬行動物的略微複雜一些。

恐龍蛋殼結構多樣

現代動物的蛋殼結構盡管各不相同，但在恐龍蛋殼麵前仍然相形見絀。與(yu) 鳥類接近的恐龍，如竊蛋龍和傷(shang) 齒龍，它們(men) 的蛋像長條形的麵包，而蛋殼結構卻與(yu) 鳥蛋殼相似，也具有錐體(ti) 層和柱狀層的結構。

竊蛋龍蛋殼縱切麵

人們(men) 推測它們(men) 的蛋殼形成方式也與(yu) 鳥蛋殼相似，即先形成蛋白質纖維膜，然後鈣質層再逐漸沉積在這層膜上。而那些與(yu) 鳥類親(qin) 緣關(guan) 係較遠的恐龍則另辟蹊徑，產(chan) 生了自己獨特的蛋殼結構。一些圓形的恐龍蛋具有極其發達的氣孔，使整個(ge) 蛋殼的結構呈現蜂窩狀。

蜂窩狀蛋殼橫切麵

另一些圓形的恐龍蛋的殼單元甚至相互分離，不同的殼單元被巨大空腔分隔開。這些恐龍蛋殼的氣體(ti) 傳(chuan) 導率是鳥蛋殼的數十倍，說明這些蛋是在被埋藏的環境中孵化的。假如處於(yu) 開放的環境中，這些恐龍蛋內(nei) 的水分在短時間內(nei) 就會(hui) 大量蒸發，胚胎也會(hui) 因脫水而死。

另一個(ge) 獨特之處是，這些恐龍蛋殼的殼單元並非隻有一層，而是由許多較為(wei) 短小的殼單元疊覆生長在一起，組成了類似網狀的結構，因此，這樣的蛋殼又被稱為(wei) “網狀蛋殼”。殼單元之間的巨大空腔或氣孔，原本都充填著蛋白質纖維。在蛋殼形成過程中，蛋白質纖維膜與(yu) 殼單元一起生長，新的殼單元不斷地在蛋白質纖維膜上形成，於(yu) 是構成了網狀結構。

網狀蛋殼橫切麵

與(yu) 鳥蛋殼類似的恐龍蛋殼的結構是十分致密的，氣孔比較稀少；網狀的恐龍蛋殼則具有鬆散排列的殼單元和極其發達的通氣係統。還有一類恐龍蛋殼，其致密程度介於(yu) 前兩(liang) 者之間。它們(men) 的氣孔是裂隙狀或不規則的多邊形。盡管整體(ti) 來看殼單元排列得十分緊密，但氣孔內(nei) 還常常充填有較小的殼單元，有的殼單元甚至把氣孔完全堵死。

這種有趣的現象意味著，這類蛋殼雖然外表與(yu) 鳥蛋殼類似，其實卻是“致密版”的網狀蛋殼。在蛋殼形成過程中，其蛋白質纖維膜也是與(yu) 殼單元一起生長，隻不過殼單元排列得十分緊密而連成了一體(ti) 。隻有在氣孔道和近蛋殼外表麵的部位才能看到單個(ge) 的殼單元，有些殼單元還在近蛋殼外表麵處形成了石筍狀的突起。

具有石筍狀突起的恐龍蛋殼的縱切麵
 

恐龍蛋中隱藏著力學問題

除了結構以外，恐龍蛋殼還在厚度上特立獨行。對於(yu) 現代動物來說，蛋越大，蛋殼厚度就越大，反之亦然。這是因為(wei) 蛋的體(ti) 積越大，重量也會(hui) 相應增加，蛋殼需要較大的厚度才能保證不被蛋自身的重量壓碎。例如，中華鱉的蛋直徑為(wei) 2厘米左右，蛋殼厚度約為(wei) 0.2毫米；鴕鳥蛋直徑為(wei) 15厘米左右，蛋殼厚度約為(wei) 1.7毫米。然而，約為(wei) 兩(liang) 個(ge) 揚子鱷蛋大的傷(shang) 齒龍蛋（長9～14厘米），其蛋殼厚度卻與(yu) 揚子鱷蛋差不多（約0.7毫米），甚至更薄。

相反，一些較小的、直徑約10厘米的圓形恐龍蛋，其蛋殼厚度卻能達到2毫米以上，最厚的甚至有5毫米。這些看似“反常”的現象，似乎很不利於(yu) 小恐龍的孵化：蛋殼過薄，有可能導致蛋在孵化過程中破碎；過厚，則有可能使小恐龍無法順利破殼。

令人驚異的是，像傷(shang) 齒龍和竊蛋龍這樣，產(chan) 長形的、薄殼蛋的恐龍，用特殊的產(chan) 蛋行為(wei) 解決(jue) 了蛋殼過薄的問題。它們(men) 將蛋直插在泥土中（傷(shang) 齒龍）或斜靠在土堆上（竊蛋龍），這樣，蛋的抗壓能力就比平放在地麵上時提高了4～5倍，不必擔心蛋殼因為(wei) 受壓而破碎。

那些蛋殼很厚的恐龍蛋，屬於(yu) 蛋殼的致密程度介於(yu) 鳥蛋和網狀蛋殼之間的類型。一方麵，較發達的氣孔道減小了小恐龍破殼的難度，有的蛋殼甚至布滿了貫通內(nei) 外表麵的裂隙；另一方麵，這類蛋殼的殼單元含有大量有機物，方解石晶體(ti) 非常細小，從(cong) 而降低了蛋殼的強度。不難想象，在這種情況下，即使麵對2毫米以上的厚蛋殼，小恐龍也能順利地破殼而出了。
 

恐龍蛋殼與(yu) 環境變化的關(guan) 係

雖然現在對恐龍消失的原因還有爭(zheng) 議，但是針對具體(ti) 產(chan) 某種類型蛋殼的恐龍來說，蛋殼為(wei) 它們(men) 的後代保駕護航，使它們(men) 繁榮一時，然而又在環境變化中可能導致了它們(men) 的滅絕。

在山東(dong) 萊陽的研究顯示，在晚白堊世後半段，氣孔道十分發達的網狀蛋殼逐漸消失了，存活下來的是鳥蛋型蛋殼和致密程度介於(yu) 鳥蛋型和網狀蛋殼之間的蛋殼。這種變化表明，恐龍蛋的孵化環境發生了改變。對氧同位素的研究表明，這段時期氣候逐漸變得幹燥，恐龍蛋在孵化期間的失水量也相應增大，氣孔道過於(yu) 發達就可能導致胚胎脫水而死，產(chan) 網狀蛋殼的恐龍就因不能正常繁殖而消失了。

另外，科研人員在廣東(dong) 南雄的晚白堊世末期的地層中發現了大量結構和厚度出現異常的恐龍蛋殼。這些恐龍蛋殼有的出現了多個(ge) 錐體(ti) 層，有的晶體(ti) 排列發生了混亂(luan) ，還有許多比正常蛋殼薄了很多。這些現象都說明恐龍的生殖係統出現了病變。在這些異常的蛋殼中，多種重金屬元素的含量都遠遠高於(yu) 正常水平，說明這可能是導致蛋殼結構發生改變的罪魁禍首。

在晚白堊世末期，一些大型火山持續噴發，來自火山的多種重金屬元素汙染了水體(ti) 和恐龍的食物。恐龍在食用了受汙染的食物後出現了重金屬中毒的現象，不能生出結構正常的蛋殼，從(cong) 而導致孵化失敗，恐龍也就逐漸走上徹底滅亡的道路。


關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】，了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情