恐龙生理学

恐龙生理学一直是个高度争议的领域，尤其是体温调节。在恐龙的早期研究中，恐龙被重建为大型、四足、慵懒的爬行动物。自19世纪中期之后，科学界对于恐龙的生活方式、代谢、体温调节等层面的理论，有过多次的变动。开始于1960年代的恐龙文艺复兴，对于恐龙生理学的理论，产生巨大的影响，几乎涵盖到每个层面，尤其是恐龙温血理论、鸟类起源自恐龙理论。
近年的许多新证据指明了鸟类与恐龙之间的亲缘关系和早期爬虫类的共同祖先关系，使科学家得以鸟类和其他爬虫类研究来推论恐龙的生理特征，包含代谢、体温调节方式、呼吸系统、以及心血管系统。恐龙温血动物说逐渐成主流理论，它们被视为活跃的动物，至少具有相当稳定的体温。目前的争论多在于它们的体温调节机制，以及它们与鸟类、哺乳类的代谢率相近程度。
备注：本条目中的“恐龙”一词，并不包含鸟类在内。

早期的恐龙研究

恐龙的研究开始于1820年代的英格兰。当时的主要研究人员，包含威廉·巴克兰（William Buckland）、吉迪恩·曼特尔（Gideon Mantell）、以及理查·欧文（Richard Owen）在内，他们根据零碎的化石，将恐龙描述成大型的四足怪兽。伦敦的水晶宫公园竖立了几座当时建立的恐龙雕像，由这些雕像可以得知当时的恐龙形象为体型接近大象、外形类似蜥蜴的慵懒爬行动物。尽管如此，欧文推测恐龙的心脏与呼吸系统较为类似哺乳类，而不是爬行动物。
自1870年代开始，美国西部发现了许多更完整的恐龙化石，使科学家们可以提出更多的恐龙生理特征理论。爱德华·德林克·科普（Edward Drinker Cope）提出有部分的恐龙是活跃、行动敏捷的动物，查尔斯·耐特（Charles R. Knight）的著名暴风龙绘画，即是根据科普的理论而绘制的。大约是同一时期，查尔斯·达尔文（Charles Darwin）提出进化论，以及始祖鸟与美颌龙的发现，导致汤玛斯·亨利·赫胥黎（Thomas Henry Huxley）提出鸟类是恐龙后代的假设。但是，恐龙是大型爬虫类的形象已经根深柢固，因此许多生理方面的理论，是参考爬行动物推测而来的，这个状况持续到20世纪前半期。

恐龙文艺复兴

在1960年代晚期，约翰·奥斯特伦姆（John Ostrom）根据恐爪龙的研究，而重新提出鸟类起源于恐龙的理论，使得状况开始改变。奥斯特伦姆的学生罗伯特·巴克（Robert Bakker），自1968年的研究《The superiority of dinosaurs》开始，便在1970年代与1980年代的一系列科学研究、书籍、与大众媒体中，不断重申恐龙是种活跃的温血动物，能够维持短暂的高度活跃能力。巴克在他的著作中，将他的理论当成是19世纪后期的恐龙温血理论的再复兴，并称之为恐龙文艺复兴（Dinosaur renaissance）。他提出许多生理特征与统计数据来说明这些理论，巴克的研究方法在科学界产生大量的争论。这些争论最后使古生物学界采用新的研究方法，例如骨组织学，骨组织学可用来鉴定恐龙的成长模式。
现在科学界普遍认为，许多恐龙具有比现存爬行动物更高的代谢率，可能所有恐龙都是。小型恐龙可能是内温性动物，而大型恐龙则可能是巨温性动物；另一可能则是，大部分恐龙的代谢率位于两者中间。

进食

最早期的恐龙应该是肉食性动物，与其近亲（例如兔鳄）拥有许多共同的掠食动物特征，例如：大而弯曲的刀状牙齿、张开大的颌部、腹部小（肉食动物不需要大型消化系统）。后期的某些肉食性恐龙，体型相当大，也都保有相同的特征。肉食性恐龙直接将猎物或肉块吞下，而不经由咀嚼的阶段。
偷蛋龙类、似鸟龙类的食性充满谜题，它们属于兽脚亚目演化支，而大部分兽脚类恐龙是肉食性动物；但偷蛋龙类与似鸟龙类的颌部小、缺乏牙齿或牙齿窄小，它们有可能是杂食性、草食性动物。
蜥脚形亚目、鸟臀目的许多特征显示它们是草食性动物，例如：张开小的颌部、嘴巴闭合时上下牙齿互相接触、可容纳大型消化系统的大型腹部。植物较硬、较难消化，需要更多时间消化；由于没有已知动物可以直接消化纤维素，它们的大型消化系统可能生存着内共生的微生物，可协助消化纤维素。
根据蜥脚类恐龙的牙齿与颌部结构，它们进食时会直接将树叶咬断吞下，而不会经过咀嚼阶段。鸟臀目恐龙则具有多种的协助进食方式。剑龙下目、甲龙下目恐龙的头部小、牙齿与颌部关节的力量弱，被认为进食方式与蜥脚类恐龙类似。厚头龙类的头部小、牙齿与颌部关节的力量弱，加上缺乏大型消化系统，显示它们可能以其他植物为食，例如水果、种子、幼芽，这些食物能提供的营养较树叶高。鸟脚类恐龙（例如棱齿龙、禽龙、各种鸭嘴龙类）具有喙状嘴，可用来切断树叶，颌部关节与牙齿则适合咀嚼。角龙类恐龙也具有类似的喙状嘴、颌部关节与牙齿。
许多科学家曾提出某些恐龙会吞食胃石以协助消化，当胃脏的肌肉蠕动时，胃里的胃石会研磨食物，现代鸟类也具有这种习性。在2007年，奥利佛·维因斯（Oliver Wings）重新研究恐龙胃石的相关研究与证据，发现其中的矛盾处。他发现只有以谷类为主食的鸟类才会吞食胃石，而且不是必定的习性；而夏季时以昆虫为食，冬季时以谷类为主食的鸟类，在夏季时不会吞食胃石、砂砾。科学家常认为蜥脚类恐龙有吞食胃石的习性，但是奥利佛·维因斯认为，只有少数蜥脚类化石曾发现胃石，而且数量少，胃石的硬度过软，不足以协助消化；这些胃石的表面光滑，被认为经过高度的摩擦，而现代鸟类的胃石，表面因磨损而粗糙，或因胃酸而出现侵蚀现象。奥利佛·维因斯综合以上理由，提出这些蜥脚类的胃石其实是进食时意外吞入的石头。他同时也指出，中国似鸟龙、尾羽龙等后期兽脚类恐龙的胃石，外表类似鸟类的胃石；而恐龙吞食胃石以协助消化的习性，可能在早期演化阶段就已出现，所以后期的兽脚类恐龙、鸟类都具有进食胃石的习性。

繁衍

部分雌性鸟类在产卵时，四肢骨头的外部骨质与骨髓之间会产生一种特殊骨层，称为骨髓骨（Medullary bone）。骨髓骨富含钙，是用来制造蛋壳的。当产卵期过后，雌性鸟类会吸收骨髓骨。目前已在兽脚亚目的暴龙与异特龙、以及鸟脚下目的腱龙化石上发现雌性的骨髓骨。
因为这三者与鸟类的所属支系，在相当早的时候就已分开演化，因此可推论后代的恐龙普遍会制造骨髓组织。在现今的生物中，恐龙的第二近亲是鳄鱼，鳄鱼无法制造骨髓骨。由此可推论，骨髓骨可能演化自鸟颈类主龙，一个存在于三叠纪到现代的主龙类演化支，包含翼龙目、恐龙、鸟类。
由于曾在亚成年体化石发现过骨髓骨，这显示恐龙达到性成熟的时间很快。爬行动物与中至大型的哺乳类，在亚成年阶段达到性成熟；小型哺乳类与鸟类在完全成长后的一年内，才达到性成熟。这些在亚成年阶段达到性成熟的动物有类似的生长模式，刚孵化或产下的幼年体已有相当程度的发育，而成年体的死亡率高。

肋骨的钩突

鸟类的肋骨中段后方有个突出小钩，名为钩突（Uncinate processes）。当胸腔扩张以吸进氧气时，钩突能增进胸肌的效能。钩突的大小与鸟类的生活方式、养气需求有关联：无法飞行鸟类的钩突最短，而可游泳鸟类的钩突最长；可游泳鸟类必须要在水面的短时间内，吸进最多氧气。非鸟类的手盗龙类具有钩突，就比例上而言，它们的钩突长于现代可游泳鸟类，显示手盗龙类的呼吸过程需要相当大量的氧气。
肋间骨板也可能具有类似钩突的功能，目前已在鸟臀目的奇异龙发现肋间骨板，被认为是氧气需求与消耗量高、以及代谢率高的证据。

心血管系统

科学家普遍认为，恐龙的血压相当高，才能将血液输送到高举的头部，因此恐龙应具有四腔室心脏，心室已经分为左右两边。但是，脊椎动物的肺脏无法在过高的血压下运作良好。在2000年，一个名为“Willo”的奇异龙化石，被发现有四腔室心脏与一个主动脉的痕迹，目前正存放在北卡罗莱纳自然科学博物馆。研究人员根据心脏结构，认为奇异龙有较高的代谢效率，并非变温动物。他们的结论已遭到否定；其他研究人员公布了一个研究，宣称这颗类似心脏的物质，其实是个结石。他们认为这个物体的结构令人误解，例如所谓的主动脉结构虽然进入心脏结构，但缺乏所连接的动脉、主动脉与心脏的连接处最为狭窄；实际上，该物体与一根肋骨连接，中心有同心圆层，右腿也有一样的同心圆层。而最初提出石化心脏的研究人员捍卫他们的理论，他们同意有某种形式的同心圆层存在，但其中一层则包围了心脏与主动脉的肌肉部位。
这颗疑似石化心脏的物体是否可以反映奇异龙的代谢率与内部结构，仍然没有定论。现代鳄鱼与鸟类都拥有四腔室心脏（鳄鱼的心脏较不一样），所以恐龙可能也有类似的心脏结构；而心脏结构与代谢率没有必然的关系。

成长率

恐龙从刚出生的胚胎，迅速成长至巨大体型。这也显示恐龙摄取食物养分至身体相当快速，这需要相当快的代谢率才能吸收、消化食物。
但是，一个关于成年体体型、成长率、体温的初步研究，认为大型恐龙的体温高于小型恐龙，研究中最大型的恐龙是迷惑龙，迷惑龙的体温超过摄氏41度，较小型恐龙的体温约摄氏25度；而人类的体温约摄氏37°。这个研究认为大型恐龙是巨温性动物，过大的体型将热量保持在体内；其他恐龙则是外温性（Ectothermic）动物，也就是所谓的冷血动物。这些结果与恐龙的体型/成长率变化相符合。

步态

从恐龙化石的关节表面角度，与肌肉、肌腱的附着点，可知恐龙的四肢直立于身体之下，而非如蜥蜴与蝾螈般往身体往两侧延展。若将恐龙的化石重建成往两侧延展的步态，臀部、膝盖、肩膀、手肘等部位的关节将脱臼。
四肢往两侧延展的脊椎动物在移动时，身体两侧的肌肉会收缩（移动缓慢、具龟壳的陆龟与海龟例外）妨碍肺脏的扩大、收缩，因此它们无法在移动时呼吸。这将迫使他们花大部分时间在休息，且只能做短时间移动，以缩减起身与趴下时消耗的能量。
四肢直立的脊椎动物在快速运动时，可以同时呼吸，消耗在身体起身与趴下的能量更多。从直立四肢显示，恐龙是群活跃的动物，这需要相当高的代谢率，才能快速制造热量，排除废物。从这观点来看，恐龙被认为是某种程度的恒温性动物。
巴克与奥斯特伦姆指出所有的恐龙都具有直立的后肢，而大部分的四足恐龙（除了角龙类与甲龙类）具有直立的前肢。另外，所有现存的内温性哺乳类与鸟类都是后肢直立的动物（奥斯特伦姆认为鳄鱼有时可以高姿态方式行走，是个例外）。巴克认为恐龙的直立步态，代表它们是内温性动物；奥斯特伦姆认为这个推论是可信的，但还不足以做出确定的结论。
在2009的一项研究，推测至少大型恐龙是内温性动物；并根据四肢的奔跑能力，推测最早从Dinosauriforms（恐龙的最近祖先）就已经是内温性动物。

羽毛

恐龙皮肤有多种覆盖物，目前已发现许多兽脚亚目恐龙具有羽毛，包含：鸟面龙、中华龙鸟、帝龙（一种早期暴龙超科）。它们的羽毛被认为用来隔绝热量，被视为是温血动物的证据。
但恐龙的羽毛痕迹大多发现于虚骨龙类（鸟类与暴龙类的祖先）之中，所以无法从羽毛得知其他恐龙演化支的身体机能，例如：腔骨龙科、角鼻龙下目、肉食龙下目、蜥脚下目、与鸟臀目。
从阿贝力龙科的食肉牛龙的化石化皮肤显示，该种恐龙并没有覆盖着羽毛，而是类似蜥蜴，上有多排瘤状物。成年食肉牛龙的体重约一公吨，体重大于或等于食肉牛龙的哺乳类，身上不是光滑的皮肤，就是很短的毛发。因此无法从食肉牛龙得知较小的非虚骨龙类恐龙是否具有羽毛。另一群大型的兽脚类恐龙，镰刀龙超科，可能也具有羽毛；其中的北票龙似乎具有绒羽。
蜥脚下目中的畸形龙与某些物种的皮肤痕迹，已发现六角形的鳞片。而部分蜥脚类恐龙则具有骨板，例如萨尔塔龙。角龙下目的三角龙，具有大型的六角形鳞片，有时散布着圆形鳞片。鸭嘴龙科的一些木乃伊化标本，也覆盖着鳞片。包头龙等甲龙科恐龙，身体覆盖着骨质鳞甲与骨板，不太可能具有羽毛等覆盖物。相同地，剑龙类也不太可能具有羽毛覆盖物，它们可能利用背部的角板来调节体温。

极区恐龙

目前已在澳洲东南部、南极洲、阿拉斯加北湾等地发现恐龙化石。在白垩纪时，澳洲与南极州互相连接，且位于南极圈内；阿拉斯加北湾则位于北极圈内。没有证据指出当时的地轴倾斜角度，与现在有明显差异，所以极区的恐龙与生态系统仍会面临长达数个月的永昼与永夜。这些地区气候寒冷，但当时的气候仍比现在温暖许多，地表应该没有覆盖冰河。这些极地恐龙无法如其他恐龙一样穴居，即使它们的身体有覆盖物，或是聚集在一起，它们仍必须从身体制造足够的热量，以度过长久的冬季。
科学家研究阿拉斯加北湾的植物化石，地质年代约在白垩纪最后3500万年时，北湾的最高温是13°C，最低温是2°C到8°C；这个气温低于现代的俄勒冈州波特兰，高于亚伯达省卡加利。在阿拉斯加北湾的化石中，没有发现大型冷血动物，例如蜥蜴、鳄鱼；当时纬度稍晚的亚伯达省、蒙大拿州、怀俄明州常发现这些动物的化石。由此可知至少某些恐龙是温血动物。也有理论认为，这些北极区恐龙可能是冷血动物，它们在夏季时栖息于阿拉斯加，在冬季时迁徙到较温暖的地区。但若以阿拉斯加到蒙大拿州的旅程作为计算，迁徙的过程中所耗费的能量，将高于冷血陆地脊椎动物在一年内产生的能量。因此这些北极区恐龙无论是冬季时迁徙到其他地区，或是终年居住在北极区，它们应该是温血动物。在2008年，Phil R. Bell、Eric Snively提出一份关于恐龙迁徙的研究，认为大部分生存于极区的恐龙可能有过冬的习性，包含：兽脚亚目、蜥脚下目、甲龙下目、棱齿龙类，而鸭嘴龙科埃德蒙顿龙可能会迁徙达2,600公里的路程。
澳洲东南部地层的年代是下白垩纪的末期，约为1亿1500万年到1亿500万年前。这些地层发现了永冻层、冰楔、以及地下冰层移动产生的圆丘，显示当地的年均温应介于-6°C到5°C之间。科学家研究土壤中的氧同位素，则指出当地的年均温介于1.5°C到2.5°C之间。但是，当地发现的植被很多样化，也发现大型植物的化石，与现今的寒冷地区不同（例如年均温只有2.9°C的阿拉斯加州费尔班克斯）。当时澳洲东南部的北方有个海道，阻碍雷利诺龙这种身长只有60到90公分的小型草食性恐龙往北方温暖地区迁徙。除了雷利诺龙以外，当地还发现似提姆龙的化石，似提姆龙属于似鸟龙类，身长3.5米，臀部高度为1.5米。似提姆龙的化石有停止生长线，所以它们可能有冬眠习性；雷利诺龙的化石没有停止生长线，因此它们可能在冬季依然活耀，没有冬眠习性。