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      曾經的陸地霸主,原來是個擅長劃水和摸魚的家伙!

       零壹貳012 2020-05-02
      棘龍 Spinosaurus的外貌非常獨特,有著如鱷魚般的長嘴、大大的背帆,加上長達15米、碩大無朋的身軀——甚至比成年霸王龍還大——使其成為極具標志性的恐龍之一,也是影視作品中的??汀T陔娪啊顿_紀公園III》中,棘龍更被渲染為超越陸地霸主霸王龍的形象。

      電影《侏羅紀公園III》中,棘龍成為陸地霸主,甚至打敗了霸王龍。圖片:《侏羅紀公園III》

      但隨著越來越多化石的發(fā)現(xiàn),科學家們開始認識到,棘龍雖然有著肉食恐龍中排名第一的身長,但它主要以魚類為食。而為了適應捕食魚類的水生環(huán)境,棘龍也演化出了和我們想象非常不同的形象。

      最近一篇發(fā)表于《自然》的研究中,由古生物學家尼扎爾·易卜拉欣(Nizar Ibrahim)所領銜的團隊甚至發(fā)現(xiàn),棘龍可能還長有類似水生生物的大尾巴。

      Twitter網友惡搞的棘龍最新“復原圖”。

      殞落于二戰(zhàn)炮火的埃及巨獸

      棘龍不只長相獨特,就連它的發(fā)現(xiàn)史都極具傳奇色彩。

      最早的棘龍化石由德國古生物學家恩斯特·斯特莫(Ernst Stromer)所帶領的團隊在埃及發(fā)現(xiàn),并于1915年首度發(fā)表。但在最初的論文里,斯特莫對這個大家伙真正的樣貌也非常懷疑,因此除了骨骼描述外以及精美的骨骼圖片外,并沒有給出太多生態(tài)復原相關的說明。

      斯特莫1915年發(fā)表的棘龍骨骼圖片。圖片:Ernst Stromer / Wikimedia

      因為第一次世界大戰(zhàn)的關系,最初在埃及找到的許多標本都延后許久才運回德國,因此斯莫特在1934年又再次描述了棘龍的尾椎等補充材料。直到1936年,他才終于給出第一個棘龍的復原圖。

      但由于當時缺乏棘龍上頜骨及四肢骨骼,這個復原主要是參考了如異特龍、暴龍等大型肉食恐龍;再加上當年流行把二足站立的恐龍復原成袋鼠站姿,因此復原圖和現(xiàn)在認識的棘龍有很大的差異。

      過去科學家對棘龍的想象圖。圖片:National History Museum

      這些棘龍標本都被存放于慕尼黑古生物博物館。在第二次世界大戰(zhàn)期間,斯莫特曾要求將這些化石移至安全的地方,但遭到納粹軍官拒絕。最終在1944年盟軍的轟炸中,這些標本付之一炬,僅留下當年的照片、圖片以及論文作為唯一的證據。

      棘龍最初的標本雖然已經毀于戰(zhàn)火,但這類恐龍的分布非常廣泛,從英國的重爪龍 Baryonyx、巴西的奧色拉龍 Oxalaia,到泰國的暹羅龍 Siamosaurus、老撾的魚獵龍 Ichthyovenator等,都是棘龍科成員。

      透過對這些近親的研究,科學家們從它們與食肉恐龍不同的牙齒形狀,以及有些化石腹部殘留的魚骨頭和鱗片上,逐漸認識到棘龍應該以魚類為食;加上后來發(fā)現(xiàn)的上頜骨化石,棘龍的頭部復原也從原先類似于異特龍、霸王龍的形態(tài),轉變?yōu)榻咏{魚的大長嘴。

      和其他肉食類恐龍不同,棘龍的牙齒呈圓錐形,上面有縱向的溝槽,可以用來抓魚。圖片:James St. John / flickr

      棘龍科成員的復原圖,全部長著如鱷魚般的嘴。從左到右依次為激龍屬、重爪龍屬、棘龍屬、似鱷龍屬以及魚獵龍屬。圖片:Mario Lanzas / Wikimedia

      但究竟棘龍是像鱷魚一樣多數(shù)時間待在水里的半水生動物,還是像某些熊一樣只在需要時到水邊捕魚,一直以來爭議頗多。

      最長的身軀卻是小短腿

      2008年,易卜拉欣在因緣際會下,結識了摩洛哥的礦工,他們會販賣工作時找到的化石。經過鑒定,易卜拉欣發(fā)現(xiàn)這是棘龍的化石,并立刻讓礦工帶領自己到發(fā)現(xiàn)化石的地方。

      最終,他發(fā)現(xiàn)棘龍化石出土于卡瑪卡瑪?shù)貙樱↘em Kem beds),屬于1億1000萬年前至9500萬年前白堊紀晚期。 

      易卜拉欣(左二)有德國和摩洛哥血統(tǒng),更易于和摩洛哥當?shù)厝擞H近并探詢恐龍化石。圖片:University of Detroit Mercy

      之后,易卜拉欣又到該地層多次進行發(fā)掘,找到許多過去從未發(fā)現(xiàn)的棘龍化石材料。在2014年發(fā)表于《科學》的研究中,易卜拉欣提出棘龍包含了許多適應水生的身體特征,例如身體較為細長,和鱷魚一樣后肢粗短,后肢的爪子較平不呈勾狀且腳趾分散——代表可能有蹼,此外骨壁還和企鵝、海牛等水生動物一樣都比較厚等等。

      這些特征都顯示棘龍應該是半水生的恐龍。

      以泳姿進行展示的棘龍骨架。圖片:Mike Bowler / Wikimedia

      但此論文發(fā)表后受到許多學界的質疑。有些聲音認為這些骨骼并不來自同一個體,例如成體的身體加上幼體的腳也會看起來是短腳;另外也有些人質疑2014年發(fā)表的只是棘龍的近親,并沒有足夠證據顯示它就是棘龍。因此易卜拉欣和長腿陸生棘龍派的爭論就持續(xù)進行著。

      2018年,易卜拉欣再度回到摩洛哥進行發(fā)掘,一方面是想要找到更堅實的證據來證明自己水生棘龍的觀點;另一方面是他聽說將有化石販子來此進行商業(yè)發(fā)掘,因此他必須與時間賽跑,比這些販子更早一步將化石挖出來研究。 

      摩洛哥的化石挖掘現(xiàn)場。圖片:Nizar Ibrahim et. al. / Nature (2020)

      這次發(fā)掘帶來了驚人的發(fā)現(xiàn),——易卜拉欣的團隊在當?shù)卣业搅?strong>棘龍的腳爪和大量保存完好的尾椎。這批骨骼與2014年發(fā)現(xiàn)的相比沒有重復的,很可能屬于同一只恐龍,因此可以排除之前對于這些骨骼來自不同恐龍個體的質疑。另外,本次發(fā)現(xiàn)的尾椎和1934年斯莫特補充發(fā)表的棘龍尾椎幾乎相同,因此也可以證明本次找到的化石就是棘龍本尊,不是其他近親種類。

      不只短腿,還有大“魚尾”

      本次發(fā)現(xiàn)的亮點在于幾乎完整的尾巴,而這個尾巴有別于一般獸腳類恐龍的尾巴,尾椎上、下的突起(神經棘、脈?。┨貏e長,儼然就像一個大船槳一樣;而且尾部的脊椎也比其他獸腳類恐龍靈活,推測可以更加自由地左右擺動。

      這根大尾巴在水中可以幫助棘龍推進,讓它成為名符其實的水中蛟龍。

      新研究中的棘龍尾巴,可看到尾椎上下的突起特別長。圖片:Nizar Ibrahim et. al. Nature (2020)

      為了證實這根大尾巴確實對游泳有幫助,易卜拉欣還求助于哈佛大學博物館的史蒂芬妮皮爾斯(Stephanie Pierce)以及魚類學家喬治·勞德(George Lauder)。他們除了進行計算機模擬外,更制作出了棘龍尾部的模型,并放在水缸中收集相應的水流及游動數(shù)據。

      實驗結果證明,棘龍的大寬尾確實能產生八倍于一般獸腳類恐龍尾巴的推進力,游泳效率也是一般獸腳類恐龍的兩倍以上。

      棘龍尾部游泳的模擬模型,推進力(b)和效率(c)的數(shù)據分析發(fā)現(xiàn),這種尾部比一般獸腳類恐龍(左起依次為虛骨龍、異特龍、棘龍、鱷魚、蠑螈)更適于游泳。圖片:Nizar Ibrahim et. al. / Nature (2020)

      經過這次的發(fā)現(xiàn),古生物學家們幾乎可以確定,棘龍不是只會在淺灘捕食魚類,更是個游泳好手,甚至會長時間待在水中。它們演化出形狀類似鱷魚或蠑螈的尾巴,可以更有效地在水中馳騁。

      棘龍也成為了目前唯一發(fā)現(xiàn)的大型水生恐龍。過去認為鴨嘴龍類和蜥腳類可能為水生,但都被后續(xù)研究推翻,而魚龍、蛇頸龍、滄龍在分類上則不屬于恐龍。

      棘龍的最新復原圖,可以看到尾巴類似大船槳一樣,可以提供更強大的推進力。圖片:Mario Lanzas / Wikimedia

      但科學研究的旅程還沒結束,科學家們會在一次次的新發(fā)現(xiàn)中,不斷修正過去的錯誤,更加趨近于真相。就像對棘龍的研究一樣:它的形象從披著“大船帆”,直立站立的大恐龍,變成面部酷似鱷魚,身體平行于地面但還是用一雙大長腿站立的姿勢;其后又發(fā)現(xiàn)它應該是軀體修長、后肢短小的形態(tài);直到今天,人們發(fā)現(xiàn)它有著類似鱷魚、蠑螈那樣的大船槳尾巴。

      Facebook上一個古生物復原社團總結的棘龍復原圖變化過程。

      本次的研究團隊也在采訪中表示,今后將進一步著手研究棘龍背上的“大船帆”對其游泳的影響。也許未來還會有更加顛覆性的發(fā)現(xiàn),一改我們對這種神奇恐龍的認知。

      本文是物種日歷特約稿件,來自物種日歷作者@廖俊棋。

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