人們常常與蛋殼打交道，然而多半只是把它們當作多余的東西丟進垃圾桶，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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蛋的結構

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，但它們仍然需要把卵產在水里，因為它們的卵是膠質的，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：鈣質層的角力

現代爬行動物和鳥類都是產蛋的，不同的動物類群的蛋殼結構卻截然不同。大多數有鱗類動物（如蛇、蜥蜴等）產下的是膜質軟殼蛋。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纖維膜（俗稱蛋皮）。因為蛋白質纖維膜占了蛋殼的絕大部分，所以這種蛋殼柔韌性很強，不會輕易碎裂。

鳥蛋殼是我們平時接觸最多，也是最熟悉的。鳥類蛋殼的鈣質層是由緊密排列的方解石殼單元組成的。在接近蛋白質纖維膜的地方，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，鳥蛋殼的結構比爬行動物的略微復雜一些。

恐龍蛋殼結構多樣

現代動物的蛋殼結構盡管各不相同，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，而蛋殼結構卻與鳥蛋殼相似，也具有錐體層和柱狀層的結構。

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，即先形成蛋白質纖維膜，然后鈣質層再逐漸沉積在這層膜上。而那些與鳥類親緣關系較遠的恐龍則另辟蹊徑，產生了自己獨特的蛋殼結構。一些圓形的恐龍蛋具有極其發(fā)達的氣孔，使整個蛋殼的結構呈現蜂窩狀。

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率是鳥蛋殼的數十倍，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，這些恐龍蛋內的水分在短時間內就會大量蒸發(fā)，胚胎也會因脫水而死。

另一個獨特之處是，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，組成了類似網狀的結構，因此，這樣的蛋殼又被稱為“網狀蛋殼”。殼單元之間的巨大空腔或氣孔，原本都充填著蛋白質纖維。在蛋殼形成過程中，蛋白質纖維膜與殼單元一起生長，新的殼單元不斷地在蛋白質纖維膜上形成，于是構成了網狀結構。

網狀蛋殼橫切面

與鳥蛋殼類似的恐龍蛋殼的結構是十分致密的，氣孔比較稀少；網狀的恐龍蛋殼則具有松散排列的殼單元和極其發(fā)達的通氣系統(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。

這種有趣的現象意味著，這類蛋殼雖然外表與鳥蛋殼類似，其實卻是“致密版”的網狀蛋殼。在蛋殼形成過程中，其蛋白質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問題

除了結構以外，恐龍蛋殼還在厚度上特立獨行。對于現代動物來說，蛋越大，蛋殼厚度就越大，反之亦然。這是因為蛋的體積越大，重量也會相應增加，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，約為兩個揚子鱷蛋大的傷齒龍蛋（長9～14厘米），其蛋殼厚度卻與揚子鱷蛋差不多（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，其蛋殼厚度卻能達到2毫米以上，最厚的甚至有5毫米。這些看似“反常”的現象，似乎很不利于小恐龍的孵化：蛋殼過薄，有可能導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，產長形的、薄殼蛋的恐龍，用特殊的產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，不必擔心蛋殼因為受壓而破碎。

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狀蛋殼之間的類型。一方面，較發(fā)達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外表面的裂隙；另一方面，這類蛋殼的殼單元含有大量有機物，方解石晶體非常細小，從而降低了蛋殼的強度。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)境變化的關系

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

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)達的網狀蛋殼逐漸消失了，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增大，氣孔道過于發(fā)達就可能導致胚胎脫水而死，產網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)現了大量結構和厚度出現異常的恐龍蛋殼。這些恐龍蛋殼有的出現了多個錐體層，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。這些現象都說明恐龍的生殖系統(tǒng)出現了病變。在這些異常的蛋殼中，多種重金屬元素的含量都遠遠高于正常水平，說明這可能是導致蛋殼結構發(fā)生改變的罪魁禍首。

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了重金屬中毒的現象，不能生出結構正常的蛋殼，從而導致孵化失敗，恐龍也就逐漸走上徹底滅亡的道路。


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