保持体温一种价值昂扬的生计战略

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撰文 糖兽

恒温动物可经过本身的代谢来调理和保持体温，这种内温性（endothermy）的进化代表了脊椎动物史上的一个严重改变。但是，关于鸟类和哺乳动物究竟是怎么以及为何演化出内温性的，仍是一个存在严重争议的论题。

在一篇宣布在《科学发展》的新陈述中，研讨人员将一个传热模型与兽脚亚目恐龙的体型数据结合了起来，他们沿着鸟类的主谱系，重建了代谢率的演化。得到的成果标明，身体尺度的减小为恒温的呈现形成了阻力最少的进化途径，它在下降了昂扬的能源需求的一起，最大化了热生态位的扩大。

鸟类和哺乳动物的内温性进化是脊椎动物进化进程中的一个重要改变，它是一个体现不同物种之间的进化趋同的绝佳比如。内温性的呈现对这些物种广泛的地理分布和生态成功都至关重要。虽然有少量几类无脊椎动物也能将本身体温提高到高于周围环境的温度，但在歇息时依托本身发作的内源性热量来保持较高的安稳体温，是鸟类和哺乳动物独有的特点。

内温性使得这些动物具有更大的灵活性、耐力和耐受力。但是从能量的视点动身，这种特点是一种本钱昂扬的生计战略。从现有的化石记载中，科学家并没有找到任何实质性的内温性的痕迹。因而一直以来，内温性的进化进程与形式都仍是脊椎动物进化学中最简略引起争议的问题。

为了了解在鸟类和哺乳动物的进化进程中，内温性是在何时、以何种方法开端的，有两个基本问题需求被评论：

1. 与外温性（ectothermy，即动物从环境吸收热能，依靠行为调理以适应环境的温度改变）比较，内温性的本钱和收益是什么？

2. 在什么样的条件下，这种朝着内温性的改变会更具优势？

在新的研讨中，研讨人员运用了一个用于研讨恒温动物的温度调理的传热模型来回答这样一些问题。在此之前，这一模型很少被用于研讨外温性。但由于一切的生物都能发作内源性热量，所以在热安稳的状态下，这一模型依然适用。经过这一重要的假定，研讨人员防止运用常被用于研讨外温性的杂乱模型，使剖析变得更简略。

使用这个模型，他们从动物的流动性、寻食功率、逃避捕食者的才能、对环境的耐受性和久居才能、成长速度等参数动身，量化了内温性的本钱和收益。他们使用准确的体型数据，与外温性的先人和内温性的子孙作比照，核算出了选用恒温生活方法的本钱效益。

他们将热传递模型与体系发作学以及从化石记载中得出的体型重建相结合，提醒了鸟类和兽脚亚目恐龙先人的内温性进化进程。使用依据化石记载重建而成的体型数据，模拟了巨细在 10 克到 10 万千克之间的体型，核算出了沿着鸟类谱系进化促进内温性的本钱。

成果标明，在这些动物的体型渐渐的变小之后，能耗呈现了显着下降。也就是说，体型的微型化进化削减了内温性所需的能量消耗。

那么，为什么体型的削减会随同耗能本钱的下降呢？他们用两种现象解说了其间的或许原因。

首要，在代谢率添加之后，热生态位的扩大状况更多地呈现在大型外温性动物身上。这是由于由于这些大型动物具有巨温性，因而有着更强的保持较高体温的才能。研讨人员注意到，外温性先人的原始尺度越大，向内温性改变的本钱就越低。

○ 体型的缩小与从先人兽脚亚目恐龙到基底鸟类的变迁共同，它们将本来用于变大的能量本钱用于保持内温性。| 图片来自：[1]

再者，在微型化的进程中，这些动物将本来要用于变大的能耗用在了内恒性上，这有助于了解它们是怎么进化出如此高的能量转化率的。与平等巨细的爬虫类比较，鸟类需求的食物是爬虫类的15到20倍。

重新的成果中，研讨人员发现代谢率的升高跨过了侏罗纪早中期的大部分时刻（约 1.7 亿至 1.8 亿年前）。他们估测，正是由于推陈出新跟着体型的缩小而添加，导致了兽脚亚目恐龙的体系发作学呈现了推陈出新水平的梯度改变。

根底的兽脚亚目恐龙或许体现出更低的推陈出新率，更近期的非鸟类谱系有着更好的推陈出新，好像能更好地调理温度。这些剖析为小型、恒温且会飞的有茸毛的恐龙的呈现，供给了要害的开始进化时刻次序。他们的研讨标明，恒温动物在飞翔进化之前就现已存在。

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