伤齿龙( Troodontids)筑巢产卵的行为.pdf

第 41 卷 　第 2 期 古 脊 椎 动 物 学 报 pp. 157～168 　　　　　　　 2003 年 2 月 VERTEBRATA PALASIATICA 　　　　　　　　　　　 figs. 1～6 伤齿龙( Troodontids) 筑巢产卵的行为 赵资奎 ( 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所　北京　100044) 摘要 　应用薄壳理论研究中国和北美西部出土的晚侏罗世至晚白垩世伤齿龙蛋以平卧和竖 立两种方式埋在沙土中受压破损的抵抗能力 ,分析伤齿龙蛋在蛋窝中特有的排列方式与其蛋 壳的抗失稳能力之间的关系。结果表明 , 由于伤齿龙蛋壳很薄,其抗失稳能力很差 ,如果这种 蛋以横卧方式埋在沙土中就可能在很小载荷下因失稳屈曲而破裂 ;但是 ,如果把蛋竖立起来 埋在沙土中 ,则蛋的抗破碎能力比把它们平放埋在沙土中要高出 4～5 倍。从而认为 ,伤齿龙 在筑巢产卵时把一个个蛋竖立起来埋在沙土中是为解决其低强度蛋壳在保护胚胎 ,避免外力 损伤和在卵的孵化后期幼雏能够破壳而出这两方面的矛盾而采取的一种保护性措施 ,说明这 些体征很像鸟类的兽脚类恐龙 ,其智商可能比人们想象的要高。在此基础上 ,探讨和复原了 伤齿龙筑巢产卵的行为。 关键词 　伤齿龙蛋 ,临界载荷 ,临界应力 ,失稳 ,破碎强度 ,筑巢行为 中图法分类号　Q915. 21 恐龙的繁殖行为一直是人们很感兴趣的一个问题。很早就有人推测恐龙的繁殖行为 应和现生爬行动物的相似 ,但这只是根据生物学上生态特征的一致性原则来推测的。由 于恐龙早在 6 500 万年前就已灭绝 ,它们在世界上的一切活动都已成了历史的事件 ,我们 只能通过它们遗留在地层里的化石来了解恐龙。 伤齿龙蛋在蛋窝中的排列方式非常奇特。每个蛋都是垂直或稍微倾斜地竖立在蛋窝 ( ) 中 Horner ,1984 , 图5 ;赵资奎、李荣 ,1993 , 图版 Ⅰ; Zhao ,2000 , 图 1 , 蛋较尖的一端朝下。 伤齿龙在筑巢产卵时为什么要这样把一个个蛋竖立起来埋在沙土中 ? 这种筑巢产卵行为 是否具有古生物学意义 ? ( ) 赵资奎等 1994 提出 ,不同类型的恐龙蛋 ,虽然其形状、大小各不相同 ,但大体上为旋 转对称外形。由于这些蛋的蛋壳厚度远小于轴的长度 ,也远小于转动半径 ,从力学的角度 上 ,可以把它看成是一个绕其长轴旋转而成的壳体。当它们被产下埋在沙土中孵化时 ,就 会受到分布压力的作用。当此压力逐渐加大达到临界值 p c r 时 ,在蛋壳的某一部位上将突 然出现凹陷 ,壳也随之破坏。此压力值 p c r 称为壳的失稳临界载荷。研究表明 ,不同类型 ( 的恐龙蛋在其蛋窝中有不同的排列方式与其蛋壳的抗失稳能力的大小有很大关系 马和 中、赵资奎 ,1994 ;赵资奎、马和中 ,1997) 。因此根据蛋壳的生物力学性质 ,可以为探讨恐 龙筑巢产卵行为以及与环境之间的关系提供可靠的依据。本文将以中国和北美地区出土 的伤齿龙蛋化石的有关资料 ,应用生物力学的基础理论和分析方法探讨伤齿龙在繁殖时 筑巢产卵的行为及有关的古生物学意义。 收稿日期 :2002 - 10 - 28 158 古 　脊 　椎 　动 　物 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　41 卷 1 　伤齿龙蛋化石的发现及其分布 伤齿龙蛋化石是 1979 年首次在美国蒙大拿州西部上白垩统的 Two Medicine 组发现的 ( Horner and Makela , 1979 ;Horner , 1984 ;Horner and Gorman , 1988) 。当时 ,根据在这些蛋内 所含的胚胎骨化石特征 ,认为是属于一种小型鸟臀类恐龙 ———棱齿龙类的 ,命名为 Oro (