國立自然科學博物館地質學組副研究員楊子睿、國立清華大學動力機械工程學系教授李明蒼,以及美國哈佛大學學生蘇雋佑組成研究團隊,結合古生物、熱力學揭開竊蛋龍孵蛋之謎。研究結果已刊登國際知名期刊《生態與演化前沿》(Frontiers in Ecology and Evolution)。
竊蛋龍是一種中小型恐龍,生活於白堊紀時期的亞洲與北美,20世紀初在蒙古戈壁沙漠被發現及命名以來,牠特殊的生殖行為備受關注。楊子睿指出,竊蛋龍的蛋窩呈多圈圓環狀排列,中心留有空隙,因此身體接觸到蛋的程度遠低於現代鳥類。
過去研究發現,竊蛋龍的蛋為「非同步孵化」(同窩蛋在不同時間破殼),從化石紀錄中也可知,牠們的蛋曾出現「內圈向外圈」與「外圈向內圈」兩種截然不同的孵化模式,因此「成體竊蛋龍坐在中間,真的能有效將熱量傳遞給外圈的蛋嗎?」是長期以來令古生物學家困惑難解之謎。
孵蛋主要靠太陽光
研究團隊以1:1比例,還原7千萬年前竊蛋龍「黃氏河源龍」(Heyuannia huangi),製作出體長1.5公尺、重約20公斤的黃氏河源龍模型,並製作出具熱傳導特性的樹脂假蛋與孵蛋環境。為避免都市溫度影響實驗結果,特地遠離市區,以臺中市霧峰區的一處農田為實驗基地,藉此模擬親代伏窩時熱能如何在巢穴中傳遞。
實驗結果顯示,竊蛋龍的孵化熱源主要來自太陽而非僅靠體溫,而「坐伏的成體」與「蛋」之間的相對位置,是決定這兩種不同孵化模式的關鍵因素:
- 內圈先孵化:若內側與外側的蛋皆被成體覆蓋,由於內側的蛋更靠近成體的核心體溫,因此會較早孵化。
- 外圈先孵化:若蛋僅被部分覆蓋或完全未被覆蓋,陽光便成為推動胚胎發育的主要動力,此時外側的蛋會因為接觸較多陽光而先孵化。
結果證實,竊蛋龍依靠陽光孵蛋的程度遠勝於成體體溫,與現代鳥類的孵化方式截然不同。
研究團隊認為,這項結果不支持竊蛋龍類已發展出完整、現代鳥類式的接觸孵化機制,反而顯示牠的繁殖策略可能介於依賴環境熱的爬行類與主動抱窩的鳥類之間,為恐龍向鳥類繁殖行為演化的過渡階段提供新證據。
Z世代勇於嘗試揭恐龍孵蛋謎
科博館館長黃文山表示,科博館在竊蛋龍研究上具領先地位。館內典藏的竊蛋龍蛋窩化石,正是這次模擬實驗最重要的原型。令人感到振奮的是,這一切源於Z世代勇於跨界、嘗試的探究精神。研究第一作者蘇雋佑是恐龍迷,高中時期他追了很多場楊子睿的恐龍專題演講,他勇於主動尋求合作,開啟了這段奇妙旅程。
在楊子睿與李明蒼共同指導下,蘇雋佑大膽跳脫傳統古生物學觀點,引入機械工程的熱傳導分析研究,成為古生物學界少見的熱學模擬應用研究案例。這項研究讓他獲得旺宏科學獎銀牌,並順利取得美國哈佛全額獎學金,主修綜合生物學與科學史。◇


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