作為一只巨大的恐龍會帶來一些挑戰(zhàn)，比如白堊紀的太陽會讓你的大腦過熱和油炸。來自俄亥俄州大學和阿肯色州紐約州立大學的研究人員在《PLOS一號》的一篇新文章中顯示，這位全副武裝、長尾舒適男的鼻子裝有內(nèi)置空調(diào)。
“我們在大多數(shù)恐龍身上看到的巨大尸體，一定是在溫暖的中生代氣候中變得非常熱，”該研究的主要作者、紐約理工學院紐約理工學院助理教授杰森伯克(Jason Bourke)說?！按竽X不喜歡這樣，所以我們想知道有沒有辦法保護大腦不被烹飪。原來，鼻子可能是關鍵?！?
Bourke和他的團隊使用CT掃描和一種叫做計算流體動力學的強大工程方法來模擬空氣是如何通過兩種不同種類甲龍的鼻腔的，這兩種甲龍分別是河馬大小的全倍龍和犀牛大小的真鯛，以測試甲龍的轉移程度。熱量從身體散發(fā)到吸入的空氣中。
該研究的合著者、俄亥俄大學骨科學院遺傳學院教授勞倫斯威特默(Lawrence witmer)說：“十年前，我和同事瑞安里斯利(Ryan Ricsli)發(fā)表了一項發(fā)現(xiàn)，他們的鼻子和甲狀腺中有長長的鼻腔通道?！斑@些錯綜復雜的氣道看起來像是孩子的‘瘋狂的稻草’！”這完全出乎意料，大聲解釋。當杰森把這個問題作為我們實驗室博士研究的一部分時，我非常興奮。"
國家項目官員凱西迪克森(Kathy Dickson)說：“這個項目是一個很好的例子，說明了如何將ct掃描、3D重建、成像和計算流體動力學建模方面的進展應用于生物研究，以檢驗長期存在的假設。資助這項研究的科學基金會。“從這些新的圖像和模型中，化石可以進一步洞察已經(jīng)滅絕的生物，比如甲龍——在這種情況下，它提供了一種實用的生理功能來解釋異常特征?！?
嗅覺可能是鼻子的主要功能，但鼻子也是一個熱交換器，確保空氣在到達我們脆弱的肺部之前得到加熱和加濕。為了實現(xiàn)這種有效的空氣調(diào)節(jié)，鳥類和哺乳動物(包括人類)依靠鼻腔中稱為鼻甲的骨和軟骨的薄卷曲，這增加了表面積，并允許空氣與更多的鼻壁接觸。伯克說：“甲龍沒有鼻甲，只有一個又長又彎曲的鼻子。
當研究人員將他們的發(fā)現(xiàn)與活體動物的數(shù)據(jù)進行比較時，他們發(fā)現(xiàn)恐龍的鼻子在加熱和冷卻呼吸空氣方面同樣有效。伯克說：“這是一個自然為同一個問題找到不同解決方案的案例。
這些鼻腔有多長？在全倍龍中，它們比頭骨本身長，在真鯛中，它們幾乎是頭骨的兩倍大，這就是它們在鼻子里卷起的原因。為了確定鼻道的長度是否是這種效率的原因，Bourke采用了一種更短、更簡單的替代鼻道模型，它直接從鼻孔到喉嚨，就像大多數(shù)其他動物一樣。結果清楚地表明，鼻子的長度確實是他們空調(diào)能力的關鍵?！爱斘覀冊谒鼈兊谋亲永锊迦胍粋€又短又簡單的鼻子時，兩只恐龍的傳熱率都下降了50%以上。他們效率低下，效率低下，”伯克說。
另一個證據(jù)表明，這些鼻子是空調(diào)，有助于通過血液流動分析來冷卻大腦。
“當我們根據(jù)骨溝和根管重建血管時，我們發(fā)現(xiàn)在這些復雜的鼻腔通道旁邊有豐富的血液供應，”俄亥俄大學骨科醫(yī)學院遺產(chǎn)學院講師、該研究的研究人員之一Rujiebote說。合著者“來自身體核心的血液將通過這些血管，并將熱量傳遞給進入的空氣。與此同時，長鼻腔內(nèi)水分的蒸發(fā)，冷卻了流向大腦的靜脈血。”
那么為什么需要這么有效的換熱器呢？全倍體龍和真鯛的大身體非常善于保溫，有利于保暖，但在動物需要降溫的時候就不好了。即使在陰天，這種散熱問題也會使它們面臨過熱的風險。如果沒有一些保護機制，大腦脆弱的神經(jīng)組織可能會被身體核心的溫暖血液損壞。
“當然，他們的大腦幾乎不能笑，”伯克說。“但它們?nèi)匀皇亲约旱拇竽X，需要保護?！?
這些恐龍復雜的鼻氣道就像一個散熱器，通過不斷冷卻靜脈血流來冷卻大腦，讓它們的頭部始終保持涼爽。這種自然工程技術也可能改變許多恐龍的體型。
Vitmer說：“當我們觀察恐龍的鼻腔和氣道時，我們發(fā)現(xiàn)在大型恐龍物種中發(fā)現(xiàn)了最精致的鼻子，這表明大型恐龍的生理壓力可能會刺激這些解剖學上的新奇事物中的一些，以幫助調(diào)節(jié)大腦溫度。
研究人員的下一步是檢查其他恐龍，以確定鼻腔擴大何時發(fā)生。
“我們知道大型恐龍有這些瘋狂的氣道，但這種情況有多大？”伯克說?！半S著體型的增大，這種細化是逐漸增大，還是有一個普通鼻子完成不了的閾值尺寸？我們還不知道?！?
該研究由美國國家科學基金會(NSF)Witmer(Witmer(可視互動恐龍項目)的一部分)、NSF和Bourke獎學金以及俄亥俄大學骨科醫(yī)學院遺產(chǎn)學院資助。
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