科學人 10月號/2023 第260期

巨龍，震動地表的演化

蜥腳類恐龍是已知演化上最巨大的陸生動物，眾多證據顯示牠們不斷突破生物學的界限，又何以變得如此巨大。

撰文／戴米克(Michael D. D'Emic)
繪圖／史東(Chase Stone)
翻譯／鄧子衿

所有曾經在陸地上漫遊的動物當中，這種具備標誌般長脖子和長尾巴的蜥腳類 ( sauropod )恐龍，在體型上沒有對手，甚至沒有其他陸生動物的大小稍微接近這類龐然巨龍。不論是鴨嘴型的鴨嘴龍、長角的角龍、身披重甲的甲龍或掠食為生的暴龍，這些恐龍全都相形見絀。最大的陸生哺乳動物是猛獁象和一種類似犀牛的動物，其重量是現生最大大象的兩倍，但是和最大的蜥腳類相比，只屬於羽量級。

從演化角度來看，這種特異性讓蜥腳類恐龍顯得特別不尋常。趨同演化十分常見，也就是不同類群的生物各別演化出相同特徵。典型例子是飛行能力，鳥類、蝙蝠、翼手龍和昆蟲都演化出拍動空氣的翅膀，但是在不同類群上，翅膀的骨骼和其他結構都指出這些翅膀的演化起源不同。趨同演化的結果甚至常見於有些非常複雜的特徵，包括溫血、能夠轉動並聚焦的眼球、雙足步行、失去某些肢體、使用工具、胎生或卵胎生等，在不同類群中各自演化出來。

在植物界中，趨同演化也是非常普遍的現象，食肉植物至少演化了十多次，植物的根演化了不只一次，甚至某些植物長成樹狀也是如此。由於自然界中常見到趨同演化現象，唯獨蜥腳類有很大的體型，卻顯得很特別。沒有其他動物的重量能夠達到最大型蜥腳類的 1/3。 不論是實際面和象徵面，蜥腳類的體型是怎麼變得無與倫比呢？

最近幾十年針對蜥腳類恐龍的許多發現，讓古生物學家開始拼湊這道問題的答案。分析目前累積得很快的化石記錄，他們發現那些巨龍是在什麼時候和什麼地點開始變大，並在生存的將近 1 億 5000 萬年內，有哪些因素使得牠們一再演化出極端的巨大體型。古生物學家也指出，現今已知最大的蜥腳類就大到讓人目瞪口呆，但是理應有更大的巨龍未被我們挖掘出來......

巨龍的演化終究敵不過環境的變化

恐龍家族存活了有 1 億 6000 萬年，肯定發展出豐富的天文知識， 也會有臉書推特，當這些恐龍看到一個外來天體破空而降， 愕然之餘，知道自己命不久長，就在臉書上留下了悲慘的末日告白， 而躲在陰暗處的小型哺乳類卻拚命按讚！

文／孫維新

在我印象中，沒有一個研究對象，會像恐龍一樣被幾個學術領域爭搶得這麼厲害。古生物學家說了，恐龍是生物，又存活在古代，自然是我們古生物領域的研究範疇;地質學家說了，恐龍已經是化石，又埋藏在地下，和地質環境的變化密不可分，自然是我們地質學領域的東西;天文學家此時出現，說了，不管恐龍種類有多少，分佈地區多廣泛，一顆外來天體砸下來，就全死光了，所以要敘說恐龍的生命故事，還是要靠天文學家。

2013 年，國立自然科學博物館舉辦了一個「從龍到獸」的特展，看地球上的生命種類是如何從爬行類主宰到 哺乳類遍佈的過程。這個特展和甘肅省地質博物館合作進行，為了兩館簽約，我在科博館組了個團，親自去了一趟甘肅蘭州。簽約完畢，午餐來到一家餐廳二樓，巨大的落 地窗外就是黃河！一邊吃著蘭州拉麵，一邊欣賞黃河的波瀾壯闊，也是難得的人生體驗。

看過黃河，吃完拉麵，大家心滿意足，但這趟旅程最有價值的體驗才將要開始，甘肅館要帶我們去看當地最精 采的恐龍化石挖掘點。這次來了甘肅才知道，不只長江有「三峽」，黃河到處都有「三峽」，甘肅境內的「 三峽 」分別是炳靈峽、劉家峽，和鹽鍋峽。我們穿越了劉家峽， 千辛萬苦爬了一段艱困山路，終於來到了一座大房子前面，走了進去，首先映入眼簾的，不是期待中滿地的恐龍化石，而是一面斜斜往上的土坡，在這個土坡之上，有著大大小小許多腳印，這些腳印已經成為化石，暴龍的腳印最明顯，也有翼手龍落回地面，用指骨走路的三尖印痕，還有更多密密麻麻數不清的小型哺乳類的腳印，看了十分震撼!要不是有欄杆擋著，我真想把自己的腳放進恐龍腳印中，比比大小。

震撼之餘，我更好奇，一億年前的腳印是如何保存下來的？我今天要是在大雨過後在台大校園使勁兒踩下一個腳印，會不會在一億年之後，有別的生物過來看到，說：「 咦，這是誰的腳印？」

當地人說，這個地方當年應該是河邊，許多大小動物取水，水邊的泥地說硬不硬，說軟不軟，動物走過會 留下明顯的痕跡，短時間內不會崩塌，但剛好此時「 泥石流 」( 即土石流 )來了，當場掩蓋了大小動物和牠們留下的腳印，也因為瞬間隔絕氧氣，這些動物骨骼才能完整地保存下來，而有著腳印痕跡的泥土，和泥石流所帶的泥沙密度不同，自然形成一個化石介面，雕塑出了生物腳印， 這些腳印化石不是生物骨骼，但卻是生物活動留下來的痕跡，所以這些腳印被稱做「 生痕化石 」。一旦找到一個腳印，其他的就簡單了，因為腳印成雙出現，更可以從行進方向推測更多的腳印會落在何處！

頻頻點頭之餘，我又問了一個問題:「 陝甘兩省是廣闊的黃土高原，飛沙蔽天，寸草不生，當年有什麼食物資源能養出這麼大的生物來？」這個跨領域的問題，連當地的解說員也不甚了了，我後來查了資料也請教科博館的專家，慢慢理解了。在一億年前，甘肅根本就是個「 芳草鮮美，落英繽紛」的美好家園！(這只是文學性的描述，「草」 是禾本科植物，一億年前還沒有「 草 」，恐龍一直到滅絕 前都沒有見過「 草 」，因此千萬不要再講「 草食性恐龍 」， 要說「 植食性恐龍 」，否則恐龍聽到，會說:「 蛤？你說我們在吃什麼？」)

為何陝甘「 高原 」當初是一個食物豐富的美好棲地？ 這就要看中國大陸的地形圖了，我們看到中國的地形從中央偏北的甘肅開始，一路往南，先是祁連山，再來是巴顏喀拉山，再來是唐古拉山，再來是岡底斯山，最後則是喜馬拉雅山。這些山脈平行分佈，看起來就像是老年人額頭上的皺紋，這些皺紋是硬給擠出來的!印度板塊從下方斜斜往上撞上了歐亞大陸板塊，經過億萬年的擠壓，就形成了這些從上到下幾乎涵蓋整個中國西部的平行山脈。

我過去 10 餘年間常去西藏，在青藏高原上建設遠距遙控天文台，到了西藏最西邊的阿里，在海拔 5100 公尺的高原上艱苦萬分地搬石塊、扛木頭，累了抬頭擦汗，就 會看到遠方地平線上白雪皚皚的岡底斯山，那時我從來沒有想過，岡底斯山竟然如此年輕，只有 8000 萬年!後來 知道，更南邊的喜馬拉雅山才只有 3000 萬年！

在一億年前，這些高聳的山脈根本不存在，所以來自 南方印度洋的海風，攜帶著大量的水氣，可以長驅直入到甘肅再降雨，讓當地能有豐足水源，長出參天巨木，養出巨大的植食性恐龍，當然也就有了巨大的肉食性恐龍。但隨著南方的高大山脈陸續出現，隔斷了來自印度洋的水氣，陝甘更被推擠成了高原，地表氣候漸趨乾燥，大型生物出現的環境已經消失，反而為保存化石創造了良好條件。陝甘高原地理環境的變化，述說了恐龍曾經活躍過的舞台為何消失，也為「 滄海桑田 」做了最佳註腳。

當「 從龍到獸 」特展揭幕，科博館有了從甘肅來的 10 條龍，其中三條主要以複製骨骼為主的巨龍，就昂首 矗立在戶外的橢圓形廣場中，分別是康熙橋灣龍、劉家峽 黃河巨龍，和炳靈大夏巨龍。其中炳靈大夏巨龍從鼻尖到 尾端，全長 30 公尺，人走在牠的腳邊，竟然還及不上牠的一節腿骨！那段時間，我常在公餘之暇，來到橢圓形廣場，穿梭在三條巨龍的足下，體會當年「 小型哺乳類 」在「 大型爬行類 」的主宰下驚險求生的感覺。

這期《 科學人 》雜誌的封面故事，講的就是地表上為何會出現這種植食性的巨龍，牠們是至今為止陸地上曾經 存在過的最大生物。這些生物的巨大讓人無法想像，但是在「 古生物+地質學 」的研究下( 很想加入天文 )，這個問題的答案逐漸明朗，您要是能花個十幾二十分鐘看完本文，就會知道原因何在了！

天文學家最後終於出現，告訴我們，天地不仁，以萬 物為芻狗，這些當時稱霸地表的巨大生物，是給一個外來天體消滅了！但我們回頭想想，恐龍這個家族出現在 2 億 2800 萬年之前，滅絕於 6600 萬年前，雖然隨著時間演進，有些種滅絕，有些種新生，但好歹也主宰了地表長達 1 億 6000 萬年。我們人類呢?從科技文明出現到現在， 不過才幾百年，人類就已經發明了能毀滅我們自己好幾次的東西( 請參照電影「 奧本海默 」)，您估計，人類在地 球上可以維持一個理性的科技文明多久時間？

關於封面

夙負盛名的卡內基梁龍屬於蜥腳類恐龍，是地球上有史以來最巨大的陸生動物之一。蜥腳類恐龍在一億年內有 36 個譜系演化出體重超過 25 公噸的物種，究竟有哪些天時地利的因素促使牠們突破生物學的界限，一再成為震動地表的龐然巨龍？

行家領路 guides
6 總編輯的話 巨龍的演化終究敵不過環境的變化 文／孫維新

8 科學人觀點 ＯＯＯＯＯ 文／曾志朗

10 我是企業家，也是科學人
實現醫學的真善美 ⸺專訪台大醫院院長吳明賢
採訪／林詠翔 整理／袁珮閎

科學人新聞 NEWS SCAN
12 萬物終將消失?｜腦部電極裝置大展身手｜看見數量｜翻瓶大挑戰｜海底深淵獅子魚｜別浪費糧食!｜不種草坪後｜科學剪影 

24 形上集 
專家、意識形態、愛因斯坦 文／高涌泉

26 教科書之外 
鏡中像 文、圖／陳文盛

28 機器思維
紐厄爾：人工智慧的奠基者( 一 ) 文／林一平

30 科學棋談
為什麼各國搶著去月球? 文／張瑞棋

32 媒事多科學
新冠病毒溯源的科學溝通 文／陳璽尹

104 知識搖籃
熱帶叢林，有暗也有光 文／黃貞祥

106 風馳電掣 強壯的心臟 整理／陳碩甫


專題報導 FEATURES

古生物學
34 巨龍，震動地表的演化 文／戴米克( Michael D. D'Emic )
43 每一件化石都有故事⸺專訪化石先生蕭語富 採訪、整理/洪志良

心理學
48 自戀是一種病？ 文／權( Diana Kwon )
56 空谷裡的回音:共自戀效應 文／海苔熊

天文學
60 異類恆星天知道？  文/涂希爾( Peter Tuthill )

公共衛生
70 新冠病毒起源追追追 文/路易斯( Tanya Lewis )

醫學
78 漫長的 RSV 疫苗研發路 文/海爾( Tara Haelle )

科學與藝術
84 吾心即宇宙 編選／科學人雜誌編輯部

時事解析 comments

91 專家看新聞
量子力學融入基礎教育 文/蘭斯( Olivia Lanes )

92 科學佐以詩文
水黽/休耕中  文/列文( Lynn Levin )

94 健康與科學  
助聽器助你遠離失智症 文/丹維斯( Lydia Denworth )

96 名家問答  
數學可以預測並預防下一次大流行 採訪、整理/克勞威爾 ( Rachel Crowell )

98 攸關心智  
失智症可能釋放創造力 文/馬爾托尼( Robert Martone )

100 宇宙奧妙  
外星人會竊聽我們嗎? 文/彼萊特( Phil Plait )

102 科學焦點  
槍枝泛濫，群情激憤  文/歐瑞斯克斯( Naomi Oreskes )

108 圖表會說話  
腦與腸道間的悄悄話  文/費雪曼( Josh Fischman ) 圖表/現在醫療工作室 ( Now Medical Studios )

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自2002年創刊以來共11年榮獲出版界最高榮譽雜誌出版金鼎獎！身為全球科普雜誌的第一品牌，《科學人》一直領先報導全球最先進的科學脈動與產業趨勢，除生命演化及天文奧秘的探索外，也包括成就未來經濟創新的各種工具：「NBIC，Nano-Bio-Info-Cogno（奈米科技、生物科技、資訊科技與神經科技）」，及其聚合衍生的「長壽醫學」、「未來能源」、「淨化科技」、「即時通訊」、「人工智慧」及「前進太空」等產業趨勢內容。除了原Scientific American文章精確編譯外，台灣延伸企劃採訪篇章更佔40%以上，藉由淺顯易懂的編輯呈現方式，帶給產業精英、知識家庭、高中及大專院校師生最具未來性的知識力。

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問，時間為何物？（2016/9/20全新出版） 台灣大學物理系教授 高涌泉 專文導讀

窺探大腦（2016/10/20修訂版）  中央研究院院士 曾志朗 專文導讀

發現天文之美（2016/11/20修訂版） 國立自然科學博物館館長 孫維新 專文導讀

掌握數位生活（2016/12/20全新出版） 台灣大學資工系教授 林守德專文導讀 活靈活現動物行為（2017/1/20全新出版）金鼎獎科普作家 張東君 專文導讀