對史前生物感興(xing) 趣的肯定都知道，史前有很多巨型動物，但是現在我們(men) 身邊的動物似乎都不是很大，那些大的動物為(wei) 什麽(me) 就不存在呢？今天來和大家說說。

本文分為(wei) 三大部分，分別是：史前巨型昆蟲，史前巨型恐龍和當代巨型哺乳動物。他們(men) 體(ti) 型巨大的因素有一些區別，分別來介紹一下。

01，史前巨型昆蟲

1米大的蜻蜓（Meganeura monyi），3米左右的巨型蜈蚣（Arthropleura armata）

一係列巨型的生物，在泥炭紀的時候，開始廣泛出現在地球上。

如果你穿越到了那個(ge) 時候的地球，你可能就像來到了電影裏《地心曆險記》裏看到的全是巨型生物。

這是為(wei) 什麽(me) 呢？一種理論是氧氣。地球曆史上曾經出現過氧氣含量超過30%的情況，含氧量的增加，使得昆蟲有了長大的可能性。因為(wei) 許多昆蟲是通過遍布全身或部分肌體(ti) 的氣管吸收氧氣的。

在同一環境下，體(ti) 型越大，氣管（呼吸係統）體(ti) 積就越大。

當氧氣濃度高時，生物不需靠增大呼吸係統的體(ti) 積來為(wei) 增大的體(ti) 型提供更多氧氣，因此呼吸係統對體(ti) 型的限製影響降低了，允許生物向更大體(ti) 型進化。

說到這裏不得不提下地球的氧氣曆史。

02，插播——地球的氧氣曆史

今天的我們(men) 生活在一個(ge) 氧氣含量21%的綠色世界，然而，地球最初，是沒有氧氣的。地球上最早的生命是紫色而不是現在的綠色。遠古微生物可能使用分子而不是葉綠素捕獲太陽光，因此，這讓生物體(ti) 呈現出紫色色調。而那個(ge) 時候會(hui) 進行光合作用產(chan) 生氧氣的藍綠細菌隻能躲在更深的海水下麵吸收紫細菌吃剩的藍紫光。

大氧化事件，是指約26億(yi) 年前，大氣中的遊離氧含量突然增加的事件。這一事件的具體(ti) 原因尚不得知，目前隻有若幹種假說能加以解釋。有說法認為(wei) ，是由於(yu) 海藻類植物進行光合作用，使得地球上的氧氣迅速增加，而破壞氧氣的甲烷細菌所依賴的鎳的數量急劇減少，使得大氣中的含氧量大量增加，所以稱為(wei) “大氣氧化事件”。大氧化事件使得地球上礦物的成分發生了變化，也使得日後動物的出現成為(wei) 了可能。

簡單地說，在這之前，地球可以簡單的認為(wei) 是無氧/厭氧環境（氧含量0.02%），氧主要以化合物的狀態存在於(yu) 水或岩石中。而在這之後，地球大體(ti) 上變成了有氧環境（最高據說是30%多，現在是21%）【1】。

上圖為(wei) 大氣中氧氣變化趨勢圖，箭頭所指出即為(wei) 大氧化事件

38-24.5億(yi) 年前: 大氣中基本無氧氣

24.5-18.5億(yi) 年前: 氧氣產(chan) 生，但是被海洋和海底岩ll石吸收

18.5-8.5億(yi) 年前：氧氣從(cong) 海洋中冒出，被陸地表麵吸收，以及形成臭氧層。

8.5億(yi) 年前-現在：氧氣不斷聚集。

而在此後，出現了一個(ge) 改變地球生態的現象，那就是，植物開始登陸！最早登陸地球的植物也隻是為(wei) 了生存，結果他們(men) 無限繁殖的過程中引發了一次地球生態危機。

最初的植物沒有葉子，由於(yu) 植物的光合作用，使得地球上的氧氣含量逐步增加，經過大概一億(yi) 年的野蠻生長，到了石炭紀（3.6-2.8億(yi) 年），地球的含氧量達到了史無前例的高，超過了30%，高濃度的氧氣，使得地球產(chan) 生了無數巨型動物，史前怪獸(shou) ，比如超過一米的蜻蜓。

然而，植物史上第一次危機出現了！這次危機，差點毀掉了自然界。

那個(ge) 時候的植物，瘋狂的吸收二氧化碳，然後結果，一瞬間，地球的二氧化碳，不夠用了！！！霧草，什麽(me) 鬼，二氧化碳不夠用了？沒錯，看到今天的溫室效應，你是不是覺得很離奇？

但是事實就是這樣，地球上的二氧化碳不夠光合作用了。植物靠吃二氧化碳為(wei) 生（光合作用原料：水，二氧化碳），一旦二氧化碳沒有了，那植物就無法維持了，於(yu) 是植物上第一次危機就這麽(me) 誕生了。

光合作用的原料

無數植物死亡了。而這個(ge) 時候，多虧(kui) 真菌的出現，分解了屍體(ti) ，開始彌補二氧化碳不足，同時有部分植物開始尋找新的路徑，於(yu) 是葉子開始登上了舞台。最後，達到了今天的一個(ge) 相對平衡，就是有分解的，也有產(chan) 生的。

巨型是一種力量優(you) 勢，但也是一個(ge) 壓力。對於(yu) 巨型生物來說，食物是一個(ge) 核心的製約因素，也是選擇壓力。我們(men) 普通人一天2斤吃飽了，一頭鯨一天得吃好幾噸。所以，能夠形成巨型生物，食物是個(ge) 核心因素~

03，巨型爬行生物

當然，我相信很多人要聊的是另一種巨型生物，恐龍為(wei) 代表的爬行類（其實恐龍是一個(ge) 目，分類非常複雜，隻是為(wei) 了科普就直接用恐龍這個(ge) 詞了）。其實恐龍是一個(ge) 非常複雜的群體(ti) ，有大的有小的，有肉食性的也有植食性的，本文主要討論大型植食性的。

那個(ge) 時候地球上出現了非常多的巨型生物，比如體(ti) 長能有35-40米阿根廷龍，體(ti) 重在90噸左右。當然也有很多人熟悉的馬門溪龍等，都是非常巨大的

為(wei) 什麽(me) 那個(ge) 時代巨型生物那麽(me) 多？兩(liang) 個(ge) 原因

1：食物充沛。這是我上麵提到的植物的因素，植物在登陸地球後，由於(yu) 缺乏足夠多的敵人，導致植物異常泛濫，而植食性恐龍是以植物為(wei) 食物的。因此食物不缺乏，自然缺乏足夠的選擇壓力。否則要是地球食物不足，比如把恐龍丟(diu) 到寒武紀，它們(men) 直接餓死了。

2：巨溫（中溫）優(you) 勢。說到動物溫度，大家一定想到變溫動物和恒溫動物，前者比如爬行類，後者比如哺乳類。但是恐龍是哪個(ge) 類型呢？其實恐龍不宜用上麵的兩(liang) 種辦法描述，而是用內(nei) 溫性和外溫性來描述。

通俗的說，一個(ge) 生物的溫度，主要靠什麽(me) ？一部分生物是主要通過外部溫度改變來調節溫度的，典型的就是變溫動物，他們(men) 十分容易受到溫度影響，甚至連孵化雌雄都是和溫度有關(guan) 。另一部分生物則是通過體(ti) 內(nei) 新陳代謝來維持的，典型的是哺乳動物，可以長期維持一個(ge) 恒定溫度，不論冰天雪地還是赤日炎炎。

恐龍是哪一種呢？處於(yu) 一個(ge) 過渡階段，而它們(men) 可能是都具備，因為(wei) 恐龍是一個(ge) 目，擁有無數的類型，就像今天的地球生態係統一樣，有的是內(nei) 溫性，有的是外溫性，而還有一類巨型的，應該用另一個(ge) 詞：巨溫性（也叫中溫性）。什麽(me) 是巨溫性？

相信大家一定記得一個(ge) 生物學理論，叫貝格曼定律律，就是，生活在冷的地方動物體(ti) 型反而大些。其原理是比表麵積的問題。以一個(ge) 理論上的球形雞為(wei) 例，

球的表麵積計算公式:球的表麵積=4πr^2,r為(wei) 球半徑 .

球的體(ti) 積計算公式:V球=(4/3)πr^3,r為(wei) 球半徑

球的相對表麵積是3/r。也就是說，相對表麵積跟半徑成反比。直觀的，如下圖所示。隨著半徑增加，體(ti) 積的增加速度明顯高於(yu) 表麵積增加速度

二者的比例，即相對表麵積變化趨勢，這就是隨著半徑增加，相對散熱麵積顯著下降。

對於(yu) 恐龍來說，巨大的體(ti) 型，就產(chan) 生了規模效應，那就是巨溫性。對於(yu) 部分恐龍，巨大的體(ti) 型優(you) 勢使得他們(men) 可以減輕散熱，從(cong) 而維持好體(ti) 溫。既不像恒溫動物需要通過增加新陳代謝來維持體(ti) 溫了，又不像變溫動物隨著日光變化。

所以，巨型恐龍由於(yu) 體(ti) 積效應產(chan) 生了巨溫性，反而降低了能量消耗。

04，當代的巨型生物

對於(yu) 當代的大型生物，少了爬行類，反而是哺乳類，典型的是以鯨和大象為(wei) 代表的哺乳類。其實，如果你仔細比較下，會(hui) 發現，這些巨型動物，基本上是植食性的，或者攝入那些特別容易捕獲的生物。為(wei) 什麽(me) ？關(guan) 鍵還是：食物。

一個(ge) 巨型的生物，對食物的需求量超級大。像大象這種一天不停吃東(dong) 西的，才能維持巨型體(ti) 型。但是大象體(ti) 型也就是那樣大了，再大下去很難了。

而鯨是個(ge) 例外，為(wei) 什麽(me) ？這是因為(wei) 海洋。

還記得物理學上的比熱概念吧，水的比熱容是4.2*10^3焦/千克，比很多固體(ti) 高多了。而高比熱的結果就是水體(ti) 溫度變化較小，具有強大的溫度調節能力，甚至整個(ge) 地球的溫度維持都一定程度上和水有關(guan) （當然背後根本還是太陽）。

鯨的進化路線

對於(yu) 鯨這種哺乳動物來說，生活在海洋中，可以利用水溫變化小的優(you) 勢，從(cong) 而不需要大量增加新陳代謝來維持體(ti) 溫。當然，我認為(wei) ，鯨本身也是有一定的巨溫性的。

好了，到此為(wei) 止，給個(ge) 結論。

對於(yu) 史前昆蟲，體(ti) 型巨大的因素之一是氧氣；對於(yu) 史前恐龍，體(ti) 型巨大的因素是食物和巨溫性；對於(yu) 當代哺乳類，體(ti) 型巨大的因素依然是食物和溫度。當然，恐龍說處的時代，氧氣濃度也是比現在略高的，肯定有一些優(you) 勢在裏麵的。

1、Holland H D. The oxygenation of the atmosphere and oceans[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences, 2006, 361(1470): 903-915.

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