人們常常與蛋殼打交道，然而多半只是把它們當(dāng)作多余的東西丟進(jìn)垃圾桶，甚至有人覺得如果雞蛋沒有殼，我們的早餐會更加令人舒心。有誰關(guān)心過這薄薄的蛋殼里究竟藏有多少秘密呢？本文就來介紹一下大自然中不同的蛋殼，尤其是已滅絕的遠(yuǎn)古巨獸——恐龍，它們在自己的蛋殼上究竟花了多少心思。
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蛋的結(jié)構(gòu)

羊膜卵，也就是我們通常所說的“蛋”，是脊椎動物在繁殖上徹底擺脫水環(huán)境的一個重要創(chuàng)舉。兩棲動物雖然在成年后能夠爬上陸地，但它們?nèi)匀恍枰崖旬a(chǎn)在水里，因?yàn)樗鼈兊穆咽悄z質(zhì)的，柔軟且易脫水。

在胚胎發(fā)育過程中，胚胎體外包有羊膜的脊椎動物被稱為羊膜動物，爬行類、鳥類、哺乳類均屬羊膜動物。也就是說，由外胚層和中胚層發(fā)育而成的羊膜，提供一個水性環(huán)境，從而保證胚胎的正常生長和發(fā)育。羊膜動物的胚胎被包裹在羊膜中，這是它自己獨(dú)有的“小池塘”，另外還配有專屬“食堂”——卵黃囊，以及“衛(wèi)生間”——尿囊。胚胎和它整套的生存保障系統(tǒng)都被蛋殼包裹起來，避免它們在陸地上受到外力破壞，同時也不易脫水。

另外，還有一件重要的事是胚胎的呼吸——蛋殼上有許多氣孔，滿足了胚胎對氧氣的需求，并且排出二氧化碳。

鱷魚蛋殼縱切面和鱷魚蛋殼上的氣孔
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軟蛋VS硬蛋：鈣質(zhì)層的角力

現(xiàn)代爬行動物和鳥類都是產(chǎn)蛋的，不同的動物類群的蛋殼結(jié)構(gòu)卻截然不同。大多數(shù)有鱗類動物（如蛇、蜥蜴等）產(chǎn)下的是膜質(zhì)軟殼蛋。孵化過的蛇蛋，它們像泄了氣的皮球一樣癟了下去，蛋殼卻不產(chǎn)生任何裂紋。這種蛋殼在外表面有一層薄薄的方解石晶體層，里面則是一層很厚的蛋白質(zhì)纖維膜（俗稱蛋皮）。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)纖維膜占了蛋殼的絕大部分，所以這種蛋殼柔韌性很強(qiáng)，不會輕易碎裂。

鳥蛋殼是我們平時接觸最多，也是最熟悉的。鳥類蛋殼的鈣質(zhì)層是由緊密排列的方解石殼單元組成的。在接近蛋白質(zhì)纖維膜的地方，殼單元呈錐形，稱為“錐體層”；向蛋殼外表面方向，殼單元變成柱狀，稱為“柱狀層”。在掃描電鏡下觀察，殼單元的錐體是由層狀方解石晶體組成的楔狀體組成，向外的棱柱體是由塊狀的方解石晶體組成。因此，鳥蛋殼的結(jié)構(gòu)比爬行動物的略微復(fù)雜一些。

恐龍蛋殼結(jié)構(gòu)多樣

現(xiàn)代動物的蛋殼結(jié)構(gòu)盡管各不相同，但在恐龍蛋殼面前仍然相形見絀。與鳥類接近的恐龍，如竊蛋龍和傷齒龍，它們的蛋像長條形的面包，而蛋殼結(jié)構(gòu)卻與鳥蛋殼相似，也具有錐體層和柱狀層的結(jié)構(gòu)。

竊蛋龍蛋殼縱切面

人們推測它們的蛋殼形成方式也與鳥蛋殼相似，即先形成蛋白質(zhì)纖維膜，然后鈣質(zhì)層再逐漸沉積在這層膜上。而那些與鳥類親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的恐龍則另辟蹊徑，產(chǎn)生了自己獨(dú)特的蛋殼結(jié)構(gòu)。一些圓形的恐龍蛋具有極其發(fā)達(dá)的氣孔，使整個蛋殼的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)蜂窩狀。

蜂窩狀蛋殼橫切面

另一些圓形的恐龍蛋的殼單元甚至相互分離，不同的殼單元被巨大空腔分隔開。這些恐龍蛋殼的氣體傳導(dǎo)率是鳥蛋殼的數(shù)十倍，說明這些蛋是在被埋藏的環(huán)境中孵化的。假如處于開放的環(huán)境中，這些恐龍蛋內(nèi)的水分在短時間內(nèi)就會大量蒸發(fā)，胚胎也會因脫水而死。

另一個獨(dú)特之處是，這些恐龍蛋殼的殼單元并非只有一層，而是由許多較為短小的殼單元疊覆生長在一起，組成了類似網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，因此，這樣的蛋殼又被稱為“網(wǎng)狀蛋殼”。殼單元之間的巨大空腔或氣孔，原本都充填著蛋白質(zhì)纖維。在蛋殼形成過程中，蛋白質(zhì)纖維膜與殼單元一起生長，新的殼單元不斷地在蛋白質(zhì)纖維膜上形成，于是構(gòu)成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

網(wǎng)狀蛋殼橫切面

與鳥蛋殼類似的恐龍蛋殼的結(jié)構(gòu)是十分致密的，氣孔比較稀少；網(wǎng)狀的恐龍蛋殼則具有松散排列的殼單元和極其發(fā)達(dá)的通氣系統(tǒng)。還有一類恐龍蛋殼，其致密程度介于前兩者之間。它們的氣孔是裂隙狀或不規(guī)則的多邊形。盡管整體來看殼單元排列得十分緊密，但氣孔內(nèi)還常常充填有較小的殼單元，有的殼單元甚至把氣孔完全堵死。

這種有趣的現(xiàn)象意味著，這類蛋殼雖然外表與鳥蛋殼類似，其實(shí)卻是“致密版”的網(wǎng)狀蛋殼。在蛋殼形成過程中，其蛋白質(zhì)纖維膜也是與殼單元一起生長，只不過殼單元排列得十分緊密而連成了一體。只有在氣孔道和近蛋殼外表面的部位才能看到單個的殼單元，有些殼單元還在近蛋殼外表面處形成了石筍狀的突起。

具有石筍狀突起的恐龍蛋殼的縱切面
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恐龍蛋中隱藏著力學(xué)問題

除了結(jié)構(gòu)以外，恐龍蛋殼還在厚度上特立獨(dú)行。對于現(xiàn)代動物來說，蛋越大，蛋殼厚度就越大，反之亦然。這是因?yàn)榈暗捏w積越大，重量也會相應(yīng)增加，蛋殼需要較大的厚度才能保證不被蛋自身的重量壓碎。例如，中華鱉的蛋直徑為2厘米左右，蛋殼厚度約為0.2毫米；鴕鳥蛋直徑為15厘米左右，蛋殼厚度約為1.7毫米。然而，約為兩個揚(yáng)子鱷蛋大的傷齒龍蛋（長9～14厘米），其蛋殼厚度卻與揚(yáng)子鱷蛋差不多（約0.7毫米），甚至更薄。

相反，一些較小的、直徑約10厘米的圓形恐龍蛋，其蛋殼厚度卻能達(dá)到2毫米以上，最厚的甚至有5毫米。這些看似“反?！钡默F(xiàn)象，似乎很不利于小恐龍的孵化：蛋殼過薄，有可能導(dǎo)致蛋在孵化過程中破碎；過厚，則有可能使小恐龍無法順利破殼。

令人驚異的是，像傷齒龍和竊蛋龍這樣，產(chǎn)長形的、薄殼蛋的恐龍，用特殊的產(chǎn)蛋行為解決了蛋殼過薄的問題。它們將蛋直插在泥土中（傷齒龍）或斜靠在土堆上（竊蛋龍），這樣，蛋的抗壓能力就比平放在地面上時提高了4～5倍，不必?fù)?dān)心蛋殼因?yàn)槭軌憾扑椤?/p>

那些蛋殼很厚的恐龍蛋，屬于蛋殼的致密程度介于鳥蛋和網(wǎng)狀蛋殼之間的類型。一方面，較發(fā)達(dá)的氣孔道減小了小恐龍破殼的難度，有的蛋殼甚至布滿了貫通內(nèi)外表面的裂隙；另一方面，這類蛋殼的殼單元含有大量有機(jī)物，方解石晶體非常細(xì)小，從而降低了蛋殼的強(qiáng)度。不難想象，在這種情況下，即使面對2毫米以上的厚蛋殼，小恐龍也能順利地破殼而出了。
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恐龍蛋殼與環(huán)境變化的關(guān)系

雖然現(xiàn)在對恐龍消失的原因還有爭議，但是針對具體產(chǎn)某種類型蛋殼的恐龍來說，蛋殼為它們的后代保駕護(hù)航，使它們繁榮一時，然而又在環(huán)境變化中可能導(dǎo)致了它們的滅絕。

在山東萊陽的研究顯示，在晚白堊世后半段，氣孔道十分發(fā)達(dá)的網(wǎng)狀蛋殼逐漸消失了，存活下來的是鳥蛋型蛋殼和致密程度介于鳥蛋型和網(wǎng)狀蛋殼之間的蛋殼。這種變化表明，恐龍蛋的孵化環(huán)境發(fā)生了改變。對氧同位素的研究表明，這段時期氣候逐漸變得干燥，恐龍蛋在孵化期間的失水量也相應(yīng)增大，氣孔道過于發(fā)達(dá)就可能導(dǎo)致胚胎脫水而死，產(chǎn)網(wǎng)狀蛋殼的恐龍就因不能正常繁殖而消失了。

另外，科研人員在廣東南雄的晚白堊世末期的地層中發(fā)現(xiàn)了大量結(jié)構(gòu)和厚度出現(xiàn)異常的恐龍蛋殼。這些恐龍蛋殼有的出現(xiàn)了多個錐體層，有的晶體排列發(fā)生了混亂，還有許多比正常蛋殼薄了很多。這些現(xiàn)象都說明恐龍的生殖系統(tǒng)出現(xiàn)了病變。在這些異常的蛋殼中，多種重金屬元素的含量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常水平，說明這可能是導(dǎo)致蛋殼結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

在晚白堊世末期，一些大型火山持續(xù)噴發(fā)，來自火山的多種重金屬元素污染了水體和恐龍的食物?？铸堅谑秤昧耸芪廴镜氖澄锖蟪霈F(xiàn)了重金屬中毒的現(xiàn)象，不能生出結(jié)構(gòu)正常的蛋殼，從而導(dǎo)致孵化失敗，恐龍也就逐漸走上徹底滅亡的道路。


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