让恐龙称霸地球的秘密武器
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0:01 - 0:03我们都听说过恐龙是如何灭绝的。
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0:04 - 0:06我接下来要讲的故事
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0:06 - 0:11发生在超过两亿年前
恐龙还未灭绝的时候。 -
0:11 - 0:14这个故事要从头开始，
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0:14 - 0:17那时恐龙刚刚开始繁衍。
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0:17 - 0:20进化生物学最大的谜团之一
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0:20 - 0:23就是恐龙为什么那么成功。
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0:24 - 0:27它们如何在地球上称霸多年？
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0:28 - 0:31当人们感叹恐龙的神奇时，
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0:31 - 0:35他们通常会联想到
体型最大或最小的恐龙， -
0:35 - 0:37或是速度最快的，
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0:37 - 0:38或是羽翼最丰满的，
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0:38 - 0:41有着最奇异的铠甲，尖刺或利齿的。
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0:42 - 0:46但是答案也许是它们的身体结构——
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0:46 - 0:48这种所谓的秘密武器。
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0:49 - 0:52我和同事们都认为是它们的肺。
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0:53 - 0:57我是一名古生物学家
也是一名比较解剖学家， -
0:57 - 0:59我十分想了解恐龙如何用
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0:59 - 1:03它们特殊的肺来称霸地球。
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1:04 - 1:07我们现在要倒退到两亿年前的
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1:08 - 1:09三叠纪时代。
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1:09 - 1:12那里的环境十分严酷，
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1:12 - 1:13没有开花的植物，
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1:13 - 1:16也就意味着没有草。
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1:16 - 1:20想象一片只有松树和蕨类的土地。
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1:21 - 1:24同时，还有小型蜥蜴，
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1:24 - 1:26哺乳动物，昆虫，
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1:26 - 1:31而且还有食肉和食草
的爬虫类动物—— -
1:31 - 1:33都在为相同的资源而竞争。
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1:33 - 1:35这个故事还有重要的一点，
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1:35 - 1:40就是当时的大气层中
的氧气含量只有 15%， -
1:40 - 1:43现在则是 21%。
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1:43 - 1:47所以对恐龙来说，
在这种低氧环境中呼吸 -
1:47 - 1:48是至关重要的，
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1:48 - 1:50不仅仅为了生存，
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1:50 - 1:53还要能繁衍和多样化。
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1:54 - 1:58那我们是如何知道
恐龙的肺长什么样子呢？ -
1:58 - 2:03它们遗留下来的只有化石骨架了。
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2:03 - 2:08我们采用的方法
是“现存系统发育分组”。 -
2:09 - 2:13这只是一个专业名词，
意思是我们研究的生物结构—— -
2:13 - 2:17在这个例子中，尤其是肺和骨架——
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2:17 - 2:21来自于恐龙在进化树中现存的后裔。
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2:21 - 2:24于是我们会研究鸟类的生物结构，
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2:24 - 2:27也就是恐龙的直接后代，
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2:27 - 2:29我们还会研究鳄鱼，
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2:29 - 2:31它们是恐龙最近的亲戚，
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2:31 - 2:34还有蜥蜴和龟类，
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2:34 - 2:37它们也算是恐龙的表兄弟。
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2:37 - 2:41然后我们把这些生物结构数据
应用到化石记录中， -
2:41 - 2:44这样我们就可以重建恐龙的肺结构。
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2:44 - 2:46在这个例子中，
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2:46 - 2:51恐龙的骨架和鸟类最相似。
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2:52 - 2:56因为在远古时代
恐龙曾和哺乳动物竞争， -
2:56 - 3:00那么了解哺乳动物
的肺结构就尤为重要。 -
3:01 - 3:03为了让你们重新熟悉肺结构，
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3:03 - 3:06我就用我的狗狗米拉——
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3:06 - 3:08它可爱到可以骗取无数零食——
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3:08 - 3:09来做模型。
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3:09 - 3:11（笑声）
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3:11 - 3:15我们先来看看胸腔结构。
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3:15 - 3:18我想让你们先想象一下
一只狗的肋骨。 -
3:18 - 3:20设想脊椎和脊柱
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3:20 - 3:24是和地面平行的。
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3:24 - 3:26我们接下来要讲的
所有动物的脊椎脊柱 -
3:26 - 3:29和这个是一样的，
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3:29 - 3:30无论是两条腿走路的
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3:30 - 3:31还是四条腿。
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3:32 - 3:36想象我们在胸腔内部，
然后朝上看。 -
3:37 - 3:39那是我们的胸椎顶部。
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3:39 - 3:43在这里我们的肺的最上部
会和肋骨，脊椎 -
3:43 - 3:46有直接接触。
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3:46 - 3:50这个界面就是我们要讨论的地方。
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3:50 - 3:53现在你们可以想象一只狗的肺。
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3:53 - 3:57在外面看似一个巨大的充气袋子，
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3:57 - 4:00吸气时会膨胀，
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4:00 - 4:03呼气时会收缩。
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4:03 - 4:06在袋子里面有一系列的分支气管，
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4:06 - 4:08这些气管叫做支气管树。
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4:09 - 4:15这些气管把吸入的氧气运送到肺泡。
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4:15 - 4:20氧气再穿过一层薄膜
扩散进入血流。 -
4:21 - 4:23这一步很关键。
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4:23 - 4:27哺乳类动物的整个肺是可移动的。
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4:27 - 4:32这意味着在整个呼吸过程中
它都在移动， -
4:32 - 4:35所以那层血气屏障
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4:35 - 4:38如果太薄的话容易破损。
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4:38 - 4:41我们等会儿还要回到那层薄膜。
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4:42 - 4:43你们还跟得上吗？
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4:43 - 4:46我们现在开始要讲鸟类了，
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4:46 - 4:47准备好。
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4:47 - 4:49（笑声）
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4:50 - 4:53鸟类和哺乳类动物完全不一样。
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4:53 - 4:56我们要用鸟类作为模型来
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4:56 - 4:58重造恐龙的肺。
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4:58 - 5:00在鸟类中，
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5:00 - 5:04空气通过肺，
但是肺部并不会膨胀或收缩， -
5:05 - 5:07它们的肺是无法移动的，
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5:07 - 5:09质地和一块厚海绵一样，
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5:09 - 5:14在肋骨的顶部和侧面都有连接，
还有底部水平的薄膜， -
5:14 - 5:17导致肺无法移动。
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5:18 - 5:21有一系列灵活的袋状结构
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5:21 - 5:25为它们的肺提供单向通风，
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5:25 - 5:28这些结构从支气管树延伸
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5:28 - 5:30到肺部的外面，
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5:30 - 5:32它们叫做气囊。
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5:32 - 5:38这个错综复杂的结构沿胸腔顶部
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5:38 - 5:41被一系列
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5:41 - 5:44分叉的肋骨锁定到位。
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5:44 - 5:47而且，在许多鸟类体内，
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5:47 - 5:49肺部上方以及气囊包含
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5:49 - 5:51的延伸的结构
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5:51 - 5:53会扩张到骨骼组织中——
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5:53 - 5:56通常是椎骨，有时是肋骨——
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5:56 - 5:59它们让整个呼吸系统得到固定。
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5:59 - 6:02这个结构叫做“椎体气动性”。
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6:02 - 6:06这些分叉的肋骨和椎体气动性
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6:06 - 6:09是两个在化石中有迹可循的线索，
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6:09 - 6:12因为这两个骨骼特征
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6:12 - 6:17表明恐龙的呼吸系统
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6:17 - 6:18也是不可移动的。
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6:21 - 6:24呼吸系统的不可移动性
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6:24 - 6:28推动了血气屏障——
也就是那层协助氧气 -
6:28 - 6:34扩散到血液中的薄膜——
朝着变薄的方向进化。 -
6:35 - 6:41肺的不可移动性可以使
那层薄膜变得脆弱， -
6:41 - 6:45那层薄膜在十分通风的情况下
很容易破裂， -
6:45 - 6:48就像哺乳类动物的肺
所处的环境一样。 -
6:48 - 6:50我们为什么要关心这个呢？
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6:50 - 6:51有什么意义吗？
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6:52 - 6:56氧气更容易通过薄膜扩散，
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6:58 - 7:04薄膜是在低氧环境下
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7:04 - 7:06提高呼吸率的一种办法——
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7:06 - 7:11比如三叠纪的低氧环境中。
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7:11 - 7:16如果恐龙的确有这种肺结构，
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7:16 - 7:20它们就比别的动物
具备更好的呼吸系统， -
7:20 - 7:22包括哺乳动物。
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7:23 - 7:26你们还记得现存系统发育分组法吗？
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7:26 - 7:29也就是我们用现代动物的构造
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7:29 - 7:32来应用到化石记录中。
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7:32 - 7:37线索一就是现代鸟类的分叉的肋骨。
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7:37 - 7:41这一点在几乎所有恐龙中都可以找到。
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7:42 - 7:47这意味着恐龙的肺的顶部
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7:47 - 7:49是锁定到位的，
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7:49 - 7:52就像现存的鸟类一样。
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7:52 - 7:55线索二是椎体气动性。
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7:55 - 8:00我们在蜥脚类恐龙和兽脚类恐龙，
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8:00 - 8:04也就是掠食性恐龙中，
都可以找到， -
8:04 - 8:06它们也就是现代鸟类的祖先。
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8:06 - 8:12虽然我们没有恐龙的肺化石，
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8:12 - 8:16但椎体气动性可以告诉我们
恐龙存活时 -
8:16 - 8:19肺的大致功能。
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8:19 - 8:25肺组织和气囊组织侵入椎骨中，
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8:25 - 8:27使其变成空心，就如现代鸟类一样，
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8:27 - 8:31使部分呼吸系统锁定在位，
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8:31 - 8:33让肺无法移动。
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8:34 - 8:36分叉的肋骨
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8:36 - 8:39和椎体气动性一起
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8:39 - 8:44创造了一个无法移动的，
坚硬的构架， -
8:44 - 8:47把整个呼吸系统锁定到位，
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8:47 - 8:52使得我们今天在现代鸟类身上
看到的超薄、超脆弱 -
8:53 - 8:55的血气屏障得以进化。
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8:55 - 8:59恐龙有不可移动肺的证据
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8:59 - 9:02意味着它们可以演化出一个
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9:02 - 9:04能在低氧环境中呼吸的肺，
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9:04 - 9:09让它们在三叠纪大气层中得以存活。
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9:10 - 9:15这样的肺结构使它们
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9:15 - 9:21与其他动物，尤其是哺乳类动物相比，
有巨大的适应性优势， -
9:21 - 9:23因为其他动物可移动的肺
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9:23 - 9:27无法适应三叠纪的低氧环境。
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9:28 - 9:33这样的生物结构也许
就是恐龙的秘密武器， -
9:33 - 9:36可以带给它们巨大的生存优势。
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9:36 - 9:39这也为我们去测试恐龙多样化
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9:39 - 9:44的假设提供了良好的基石。
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9:44 - 9:48这就是恐龙生存繁衍的故事，
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9:48 - 9:52也只是我们在这一领域研究的开端。
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9:53 - 9:54谢谢。
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9:54 - 9:57（掌声）
- Title:
- 让恐龙称霸地球的秘密武器
- Speaker:
- 艾玛·沙赫纳
- Description:
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我们都听说过恐龙是如何灭绝的，但是它们如何可以多年称霸地球？（其实和它们的体型，速度，铠甲尖刺，羽翼都没有关系。）一起和古生物学家艾玛·沙赫纳(Emma Schachner) 穿越到两亿年前，看一看恐龙的历史。
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 10:12
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