恐龙生理学

恐龍生理學一直是個高度爭議的領域，尤其是體溫調節。在恐龍的早期研究中，恐龍被重建為大型、四足、慵懶的爬行動物。自19世紀中期之後，科學界對於恐龍的生活方式、代謝、體溫調節等層面的理論，有過多次的變動。開始於1960年代的恐龍文藝復興，對於恐龍生理學的理論，產生巨大的影響，幾乎涵蓋到每個層面，尤其是恐龍溫血理論、鳥類起源自恐龍理論。
近年的許多新證據指明了鳥類與恐龍之間的親緣關係和早期爬蟲類的共同祖先關係，使科學家得以鳥類和其他爬蟲類研究來推論恐龍的生理特徵，包含代謝、體溫調節方式、呼吸系統、以及心血管系統。恐龍溫血動物說逐漸成主流理論，牠們被視為活躍的動物，至少具有相當穩定的體溫。目前的爭論多在於牠們的體溫調節機制，以及牠們與鳥類、哺乳類的代謝率相近程度。
備註：本條目中的「恐龍」一詞，並不包含鳥類在內。

早期的恐龍研究

恐龍的研究開始於1820年代的英格蘭。當時的主要研究人員，包含威廉·巴克蘭（William Buckland）、吉迪恩·曼特爾（Gideon Mantell）、以及理查·歐文（Richard Owen）在內，他們根據零碎的化石，將恐龍描述成大型的四足怪獸。倫敦的水晶宮公園豎立了幾座當時建立的恐龍雕像，由這些雕像可以得知當時的恐龍形象為體型接近大象、外形類似蜥蜴的慵懶爬行動物。儘管如此，歐文推測恐龍的心臟與呼吸系統較為類似哺乳類，而不是爬行動物。
自1870年代開始，美國西部發現了許多更完整的恐龍化石，使科學家們可以提出更多的恐龍生理特徵理論。愛德華·德林克·科普（Edward Drinker Cope）提出有部分的恐龍是活躍、行動敏捷的動物，查爾斯·耐特（Charles R. Knight）的著名暴風龍繪畫，即是根據科普的理論而繪製的。大約是同一時期，查爾斯·達爾文（Charles Darwin）提出演化論，以及始祖鳥與美頜龍的發現，導致湯瑪斯·亨利·赫胥黎（Thomas Henry Huxley）提出鳥類是恐龍後代的假設。但是，恐龍是大型爬蟲類的形象已經根深柢固，因此許多生理方面的理論，是參考爬行動物推測而來的，這個狀況持續到20世紀前半期。

恐龍文藝復興

在1960年代晚期，約翰·奧斯特倫姆（John Ostrom）根據恐爪龍的研究，而重新提出鳥類起源於恐龍的理論，使得狀況開始改變。奧斯特倫姆的學生羅伯特·巴克（Robert Bakker），自1968年的研究《The superiority of dinosaurs》開始，便在1970年代與1980年代的一系列科學研究、書籍、與大眾媒體中，不斷重申恐龍是種活躍的溫血動物，能夠維持短暫的高度活躍能力。巴克在他的著作中，將他的理論當成是19世紀後期的恐龍溫血理論的再復興，並稱之為恐龍文藝復興（Dinosaur renaissance）。他提出許多生理特徵與統計數據來說明這些理論，巴克的研究方法在科學界產生大量的爭論。這些爭論最後使古生物學界採用新的研究方法，例如骨組織學，骨組織學可用來鑑定恐龍的成長模式。
現在科學界普遍認為，許多恐龍具有比現存爬行動物更高的代謝率，可能所有恐龍都是。小型恐龍可能是內溫性動物，而大型恐龍則可能是巨溫性動物；另一可能則是，大部分恐龍的代謝率位於兩者中間。

進食

最早期的恐龍應該是肉食性動物，與其近親（例如兔鱷）擁有許多共同的掠食動物特徵，例如：大而彎曲的刀狀牙齒、張開大的頜部、腹部小（肉食動物不需要大型消化系統）。後期的某些肉食性恐龍，體型相當大，也都保有相同的特徵。肉食性恐龍直接將獵物或肉塊吞下，而不經由咀嚼的階段。
偷蛋龍類、似鳥龍類的食性充滿謎題，牠們屬於獸腳亞目演化支，而大部分獸腳類恐龍是肉食性動物；但偷蛋龍類與似鳥龍類的頜部小、缺乏牙齒或牙齒窄小，牠們有可能是雜食性、草食性動物。
蜥腳形亞目、鳥臀目的許多特徵顯示牠們是草食性動物，例如：張開小的頜部、嘴巴閉合時上下牙齒互相接觸、可容納大型消化系統的大型腹部。植物較硬、較難消化，需要更多時間消化；由於沒有已知動物可以直接消化纖維素，牠們的大型消化系統可能生存著內共生的微生物，可協助消化纖維素。
根據蜥腳類恐龍的牙齒與頜部結構，牠們進食時會直接將樹葉咬斷吞下，而不會經過咀嚼階段。鳥臀目恐龍則具有多種的協助進食方式。劍龍下目、甲龍下目恐龍的頭部小、牙齒與頜部關節的力量弱，被認為進食方式與蜥腳類恐龍類似。厚頭龍類的頭部小、牙齒與頜部關節的力量弱，加上缺乏大型消化系統，顯示牠們可能以其他植物為食，例如水果、種子、幼芽，這些食物能提供的營養較樹葉高。鳥腳類恐龍（例如稜齒龍、禽龍、各種鴨嘴龍類）具有喙狀嘴，可用來切斷樹葉，頜部關節與牙齒則適合咀嚼。角龍類恐龍也具有類似的喙狀嘴、頜部關節與牙齒。
許多科學家曾提出某些恐龍會吞食胃石以協助消化，當胃臟的肌肉蠕動時，胃裡的胃石會研磨食物，現代鳥類也具有這種習性。在2007年，奧利佛·維因斯（Oliver Wings）重新研究恐龍胃石的相關研究與證據，發現其中的矛盾處。他發現只有以穀類為主食的鳥類才會吞食胃石，而且不是必定的習性；而夏季時以昆蟲為食，冬季時以穀類為主食的鳥類，在夏季時不會吞食胃石、砂礫。科學家常認為蜥腳類恐龍有吞食胃石的習性，但是奧利佛·維因斯認為，只有少數蜥腳類化石曾發現胃石，而且數量少，胃石的硬度過軟，不足以協助消化；這些胃石的表面光滑，被認為經過高度的摩擦，而現代鳥類的胃石，表面因磨損而粗糙，或因胃酸而出現侵蝕現象。奧利佛·維因斯綜合以上理由，提出這些蜥腳類的胃石其實是進食時意外吞入的石頭。他同時也指出，中國似鳥龍、尾羽龍等後期獸腳類恐龍的胃石，外表類似鳥類的胃石；而恐龍吞食胃石以協助消化的習性，可能在早期演化階段就已出現，所以後期的獸腳類恐龍、鳥類都具有進食胃石的習性。

繁衍

部份雌性鳥類在產卵時，四肢骨頭的外部骨質與骨髓之間會產生一種特殊骨層，稱為骨髓骨（Medullary bone）。骨髓骨富含鈣，是用來製造蛋殼的。當產卵期過後，雌性鳥類會吸收骨髓骨。目前已在獸腳亞目的暴龍與異特龍、以及鳥腳下目的腱龍化石上發現雌性的骨髓骨。
因為這三者與鳥類的所屬支系，在相當早的時候就已分開演化，因此可推論後代的恐龍普遍會製造骨髓組織。在現今的生物中，恐龍的第二近親是鱷魚，鱷魚無法製造骨髓骨。由此可推論，骨髓骨可能演化自鳥頸類主龍，一個存在於三疊紀到現代的主龍類演化支，包含翼龍目、恐龍、鳥類。
由於曾在亞成年體化石發現過骨髓骨，這顯示恐龍達到性成熟的時間很快。爬行動物與中至大型的哺乳類，在亞成年階段達到性成熟；小型哺乳類與鳥類在完全成長後的一年內，才達到性成熟。這些在亞成年階段達到性成熟的動物有類似的生長模式，剛孵化或產下的幼年體已有相當程度的發育，而成年體的死亡率高。

肋骨的鉤突

鳥類的肋骨中段後方有個突出小鉤，名為鉤突（Uncinate processes）。當胸腔擴張以吸進氧氣時，鉤突能增進胸肌的效能。鉤突的大小與鳥類的生活方式、養氣需求有關聯：無法飛行鳥類的鉤突最短，而可游泳鳥類的鉤突最長；可游泳鳥類必須要在水面的短時間內，吸進最多氧氣。非鳥類的手盜龍類具有鉤突，就比例上而言，牠們的鉤突長於現代可游泳鳥類，顯示手盜龍類的呼吸過程需要相當大量的氧氣。
肋間骨板也可能具有類似鉤突的功能，目前已在鳥臀目的奇異龍發現肋間骨板，被認為是氧氣需求與消耗量高、以及代謝率高的證據。

心血管系統

科學家普遍認為，恐龍的血壓相當高，才能將血液輸送到高舉的頭部，因此恐龍應具有四腔室心臟，心室已經分為左右兩邊。但是，脊椎動物的肺臟無法在過高的血壓下運作良好。在2000年，一個名為「Willo」的奇異龍化石，被發現有四腔室心臟與一個主動脈的痕跡，目前正存放在北卡羅萊納自然科學博物館。研究人員根據心臟結構，認為奇異龍有較高的代謝效率，並非變溫動物。他們的結論已遭到否定；其他研究人員公布了一個研究，宣稱這顆類似心臟的物質，其實是個結石。他們認為這個物體的結構令人誤解，例如所謂的主動脈結構雖然進入心臟結構，但缺乏所連接的動脈、主動脈與心臟的連接處最為狹窄；實際上，該物體與一根肋骨連接，中心有同心圓層，右腿也有一樣的同心圓層。而最初提出石化心臟的研究人員捍衛他們的理論，他們同意有某種形式的同心圓層存在，但其中一層則包圍了心臟與主動脈的肌肉部位。
這顆疑似石化心臟的物體是否可以反映奇異龍的代謝率與內部結構，仍然沒有定論。現代鱷魚與鳥類都擁有四腔室心臟（鱷魚的心臟較不一樣），所以恐龍可能也有類似的心臟結構；而心臟結構與代謝率沒有必然的關係。

成長率

恐龍從剛出生的胚胎，迅速成長至巨大體型。這也顯示恐龍攝取食物養分至身體相當快速，這需要相當快的代謝率才能吸收、消化食物。
但是，一個關於成年體體型、成長率、體溫的初步研究，認為大型恐龍的體溫高於小型恐龍，研究中最大型的恐龍是迷惑龍，迷惑龍的體溫超過攝氏41度，較小型恐龍的體溫約攝氏25度；而人類的體溫約攝氏37°。這個研究認為大型恐龍是巨溫性動物，過大的體型將熱量保持在體內；其他恐龍則是外溫性（Ectothermic）動物，也就是所謂的冷血動物。這些結果與恐龍的體型/成長率變化相符合。

步態

從恐龍化石的關節表面角度，與肌肉、肌腱的附著點，可知恐龍的四肢直立於身體之下，而非如蜥蜴與蠑螈般往身體往兩側延展。若將恐龍的化石重建成往兩側延展的步態，臀部、膝蓋、肩膀、手肘等部位的關節將脫臼
。
四肢往兩側延展的脊椎動物在移動時，身體兩側的肌肉會收縮（移動緩慢、具龜殼的陸龜與海龜例外）妨礙肺臟的擴大、收縮，因此牠們無法在移動時呼吸。這將迫使他們花大部分時間在休息，且只能做短時間移動，以縮減起身與趴下時消耗的能量。
四肢直立的脊椎動物在快速運動時，可以同時呼吸，消耗在身體起身與趴下的能量更多。從直立四肢顯示，恐龍是群活躍的動物，這需要相當高的代謝率，才能快速製造熱量，排除廢物。從這觀點來看，恐龍被認為是某種程度的恆溫性動物。
巴克與奧斯特倫姆指出所有的恐龍都具有直立的後肢，而大部分的四足恐龍（除了角龍類與甲龍類）具有直立的前肢。另外，所有現存的內溫性哺乳類與鳥類都是後肢直立的動物（奧斯特倫姆認為鱷魚有時可以高姿態方式行走，是個例外）。巴克認為恐龍的直立步態，代表牠們是內溫性動物；奧斯特倫姆認為這個推論是可信的，但還不足以做出確定的結論。
在2009的一項研究，推測至少大型恐龍是內溫性動物；並根據四肢的奔跑能力，推測最早從Dinosauriforms（恐龍的最近祖先）就已經是內溫性動物。

羽毛

恐龍皮膚有多種覆蓋物，目前已發現許多獸腳亞目恐龍具有羽毛，包含：鳥面龍、中華龍鳥、帝龍（一種早期暴龍超科）。牠們的羽毛被認為用來隔絕熱量，被視為是溫血動物的證據。
但恐龍的羽毛痕跡大多發現於虛骨龍類（鳥類與暴龍類的祖先）之中，所以無法從羽毛得知其他恐龍演化支的身體機能，例如：腔骨龍科、角鼻龍下目、肉食龍下目、蜥腳下目、與鳥臀目。
從阿貝力龍科的食肉牛龍的化石化皮膚顯示，該種恐龍並沒有覆蓋著羽毛，而是類似蜥蜴，上有多排瘤狀物。成年食肉牛龍的體重約一公噸，體重大於或等於食肉牛龍的哺乳類，身上不是光滑的皮膚，就是很短的毛髮。因此無法從食肉牛龍得知較小的非虛骨龍類恐龍是否具有羽毛。另一群大型的獸腳類恐龍，鐮刀龍超科，可能也具有羽毛；其中的北票龍似乎具有絨羽。
蜥腳下目中的畸形龍與某些物種的皮膚痕跡，已發現六角形的鱗片。而部份蜥腳類恐龍則具有骨板，例如薩爾塔龍。角龍下目的三角龍，具有大型的六角形鱗片，有時散布著圓形鱗片。鴨嘴龍科的一些木乃伊化標本，也覆蓋著鱗片。包頭龍等甲龍科恐龍，身體覆蓋著骨質鱗甲與骨板，不太可能具有羽毛等覆蓋物。相同地，劍龍類也不太可能具有羽毛覆蓋物，牠們可能利用背部的角板來調節體溫。

極區恐龍

目前已在澳洲東南部、南極洲、阿拉斯加北灣等地發現恐龍化石。在白堊紀時，澳洲與南極州互相連接，且位於南極圈內；阿拉斯加北灣則位於北極圈內。沒有證據指出當時的地軸傾斜角度，與現在有明顯差異，所以極區的恐龍與生態系統仍會面臨長達數個月的永晝與永夜。這些地區氣候寒冷，但當時的氣候仍比現在溫暖許多，地表應該沒有覆蓋冰河。這些極地恐龍無法如其他恐龍一樣穴居，即使牠們的身體有覆蓋物，或是聚集在一起，牠們仍必須從身體製造足夠的熱量，以度過長久的冬季。
科學家研究阿拉斯加北灣的植物化石，地質年代約在白堊紀最後3500萬年時，北灣的最高溫是13°C，最低溫是2°C到8°C；這個氣溫低於現代的奧勒岡州波特蘭，高於亞伯達省卡加利。在阿拉斯加北灣的化石中，沒有發現大型冷血動物，例如蜥蜴、鱷魚；當時緯度稍晚的亞伯達省、蒙大拿州、懷俄明州常發現這些動物的化石。由此可知至少某些恐龍是溫血動物。也有理論認為，這些北極區恐龍可能是冷血動物，牠們在夏季時棲息於阿拉斯加，在冬季時遷徙到較溫暖的地區。但若以阿拉斯加到蒙大拿州的旅程作為計算，遷徙的過程中所耗費的能量，將高於冷血陸地脊椎動物在一年內產生的能量。因此這些北極區恐龍無論是冬季時遷徙到其他地區，或是終年居住在北極區，牠們應該是溫血動物。在2008年，Phil R. Bell、Eric Snively提出一份關於恐龍遷徙的研究，認為大部分生存於極區的恐龍可能有過冬的習性，包含：獸腳亞目、蜥腳下目、甲龍下目、稜齒龍類，而鴨嘴龍科埃德蒙頓龍可能會遷徙達2,600公里的路程。
澳洲東南部地層的年代是下白堊紀的末期，約為1億1500萬年到1億500萬年前。這些地層發現了永凍層、冰楔、以及地下冰層移動產生的圓丘，顯示當地的年均溫應介於-6°C到5°C之間。科學家研究土壤中的氧同位素，則指出當地的年均溫介於1.5°C到2.5°C之間。但是，當地發現的植被很多樣化，也發現大型植物的化石，與現今的寒冷地區不同（例如年均溫只有2.9°C的阿拉斯加州費爾班克斯）。當時澳洲東南部的北方有個海道，阻礙雷利諾龍這種身長只有60到90公分的小型草食性恐龍往北方溫暖地區遷徙。除了雷利諾龍以外，當地還發現似提姆龍的化石，似提姆龍屬於似鳥龍類，身長3.5公尺，臀部高度為1.5公尺。似提姆龍的化石有停止生長線，所以牠們可能有冬眠習性；雷利諾龍的化石沒有停止生長線，因此牠們可能在冬季依然活耀，沒有冬眠習性。