鱼龙“凶杀案”

今天的海洋中危机四伏,鲨鱼等凶猛的肉食动物随时可能出现,它们的利齿能轻易撕碎猎物的骨肉。不过,远古海洋中生活过一类更可怕的肉食动物:鱼龙。鱼龙是恐龙的远亲,是一类重新返回海洋生存的爬行动物。鱼龙的身长多为2~4米,目前已知体形最大的鱼龙是新西兰大鱼龙,其体长可达34米,哪怕是今天海洋中最大的鲨鱼——鲸鲨(最大体长20米),在新西兰大鱼龙面前也显得很小。

1814年,首张鱼龙化石的照片被公开,并立刻引起人们对这种怪兽的广泛讨论。由于这种动物的结构介于爬行动物和鱼类之间,所以它在当时被称为鱼蜥蜴或海龙,并最终得名“鱼龙”。

鱼龙的出现给当时的海洋动物带来了巨大的生存压力(想象图)。

从陆地回到海洋

2.45亿年前,被喻为恐龙时代的中生代揭开帷幕。那时的地球上只有一个被称为盘古大陆的超级大陆。盘古大陆旁是巨大的特提斯洋。陆地上的矿物质和含氮有机物溶解在河水中,源源不断地汇入靠近陆地的近海。这导致近海的浮游生物大量繁殖,而大量的浮游生物又为鱼类等海洋动物提供了充足的食物。依靠这些充足的食物来源,海洋中动物的数量达到了空前高的水平。

与此同时,陆地上爬行动物之间对食物、洞穴和领地的竞争越来越激烈。受到海洋中充3aa5fbf8ac3d7387fa4b42ded41e8b39沛食物的吸引,一些爬行类动物来到海岸边生存。接下来,它们之中的一部分演化成一类新的海栖爬行动物——鱼龙。

鱼龙的出现给鱼类和菊石等海洋生物带来了极大的生存压力。当时海洋中的动物突然要面对一种全新的捕食者:不但有利齿,还有极强的咬合力。有的鱼龙口中有许多锋利的细齿,适合捕捉小型海洋动物;有的鱼龙有锋利而巨大的板状齿,能夠迅速杀死更大的猎物。

不仅如此,鱼龙在水下的移动速度也很快。借助强有力的尾和鳍,鱼龙在水中能够瞬a77a5702d7be43523cb1cc52219d67ed间从静止加速到70千米/时(推测数据)。作为陆地爬行动物的后代,鱼龙虽然能在水下生活,却依然需要定期浮出水面换气,因此,它们的鼻孔位于头部上方,便于它们浮出水面换气。

鱼龙是一类从陆地再次返回海洋生活的爬行动物。图为不同时期的鱼龙(想象图)。

悬崖寻龙

2016年1月,化石猎人摩尔在位于英格兰南部的侏罗纪海岸发现了一些与众不同的化石,这些化石应该是某种鱼龙的前鳍。摩尔在侏罗纪海岸收集了30多年化石,直觉告诉他这些化石应该来自一个从未发现的鱼龙品种。不久后,摩尔带领团队再次来到发现前鳍化石的地点——侏罗纪海岸悬崖顶部附近。

几个世纪以来,侏罗纪海岸不断吸引着全世界的化石收藏者前来寻找化石。侏罗纪海岸在侏罗纪时期是一片热带海洋,那里的气候类似今天南美洲的加勒比海。从陆地上被冲刷进海洋的沉积物不断在当时的侏罗纪海岸堆积,久而久之形成了由页岩和石灰岩构成的沉积岩层。再后来,海底上升变成陆地,曾经埋藏在沉积岩中的古代水生动物遗体被保存在侏罗纪海岸的岩石中。

摩尔团队在侏罗纪海岸的悬崖上发现了他们要找的鱼龙化石。

之前发现的鱼龙前鳍化石让摩尔坚信,发现化石的区域附近肯定还有同一条鱼龙身上其他部分的化石。果然,在剥离了数吨沉积物后,摩尔团队的工作人员发现了一块从外形看像是某种动物的脊椎骨的化石。发现化石的消息振奋了团队的所有成员。但此时远处的天空雷声轰鸣,看来一场暴雨即将来临,大雨和海浪可能会造成悬崖崩塌,宝贵的鱼龙化石随时可能和悬崖一同沉入大海。于是,摩尔团队加紧工作,终于在暴风雨来临前,清理出了包括鱼龙前鳍和躯干在内的化石。

一个新品种

摩尔对前鳍化石横断面进行了数千次X光成像,并在数千张成像的基础上重建了前鳍化石的计算机三维模型。在三维模型中,科学家发现了前鳍化石标本内部的骨骼结构。之后,科学家可以利用3D打印技术将每块骨骼制成比例精准的模型,再将所有骨骼拼在一起,就能得到一个立体模型。

摩尔将新发现的前鳍化石和之前发现的鱼龙前鳍化石模型进行比较:之前的化石标本有6根指骨,新发现前鳍化石至少有9根指骨,并且指骨的长度大大超过之前的化石标本;两个鳍化石的整体轮廓也完全不同。因此,摩尔确信这是一种从未被人发现的鱼龙品种,生活年代距今约2亿年。摩尔将这个新品种命名为“摩尔蛇嘴鱼龙”。

前鳍表明这头鱼龙属于一个从未发现的品种。

让摩尔感到迷惑的是,新前鳍化石中指骨数量比之前发现的品种都要多。鱼龙需要靠前鳍划水移动,前鳍的骨骼数量过多反而不利于保持形状,而且,鱼龙在水下控制前鳍也会比较麻烦。化石没有保留下鱼龙的软骨,但摩尔认为,这种鱼龙的指骨之间、甚至是前鳍的周围区域都曾经填充有软骨。

这种鱼龙前鳍的横断面就像飞机机翼的横断面,这样可以减少它们在水中游动时受到的阻力。为什么摩尔如此肯定这种鱼龙在游泳时不会将鳍折叠起来,紧靠身体两侧呢?因为从前鳍化石的肌肉群和骨骼的连接方式可以看出,这种鱼龙的前鳍是上下运动的。这种运动方式能让它们以较快的速度调转方向,并且更便于它们的前进方向始终保持在一条直线上。

趋同进化

和新发现的鱼龙化石一样,海豚的前鳍也是上下运动的,并且拥有类似鱼龙的背鳍。不仅如此,鱼龙的身体构造的方方面面都十分类似海豚。但前者是爬行动物,后者是哺乳动物。为什么两个截然不同的物种竟然都会朝着相同的方向演化呢?

虽然鱼龙和海豚生活的年代相隔2亿多年,但它们生活的环境是相似的。又因为只有适应环境的个体才更可能留下后代,所以它们身体结构的演化方向也大致相同,这被称为“趋同进化”。和海豚一样,鱼龙也是由生活在陆地的祖先物种进化而来的。当鱼龙的祖先物种适应了在水中的生活后,它们也逐渐失去了行走的能力;同时,鱼龙祖先的身体逐渐流线化,它们的爬行足进化成了便于游泳的鳍状肢,并最终进化成鳍。

不同物种朝着相同方向演化,被称为趋同进化。

鱼龙和海豚有三个最为关键的区别:其一,海豚尾鳍的运动方向为上下摆动,鱼龙尾鳍的运动方向则为左右摆动(目前发现的所有鱼龙化石的尾鳍都是竖立的,这点和鲨鱼一样。因此,鱼龙的游泳姿态应该也和鲨鱼一样——左右摆动尾部);其二,海豚只有前鳍,鱼龙除了前鳍还有后鳍,其作用极有可能是为了保持稳定的游泳姿态;其三,鱼龙有比海豚更长更大的鳍,这有助于它们在长距离游泳时节省体力。

无头之谜

在实验室,工作人员用手中的小型震动凿刀,小心翼翼地将鱼龙化石周围的岩石敲成小小的碎片,将鱼龙化石从包围物中剥离出来。经过几个月漫长的等待,实验室的科学家终于从包围物中分离出了鱼龙的椎骨和肋骨化石,但鱼龙的头部始终没有下落。发现地附近也没有任何头部的线索,摩尔因此猜测这头鱼龙死前可能遭受了袭击,头部可能已经被咬碎。

鱼龙化石的某个肋骨上一处圆形区域是肋骨断裂后愈合的痕迹,这是一处老伤,表明这头鱼龙曾经遭遇多次袭击。与躯干分离的椎骨和前鳍很可能表明,它最终死于一次猛烈袭击,捕食者撕碎了它的身体,并彻底破坏了鱼龙的头部。这是一个惊人的发现。

化石中的鱼龙生前可能遭受了更凶猛的捕食者袭击(想象图)。

鱼龙化石的一些肋骨上断裂清晰可见,其中一根肋骨断成三截。肋骨是保護鱼龙肺部的重要结构,肋骨断裂表明这头鱼龙的肺部很可能受到穿刺伤。肺部受损会造成鱼龙浮力下降,导致它沉入海底,并被沉积物掩埋。

既然鱼龙已经是当时海洋中的顶级捕食者,那么,还有什么动物敢袭击鱼龙,并最后置它于死地呢?摩尔的实验室中保存了一块其他鱼龙品种的粪便化石。这块粪便化石中可见鱼鳞,同时也包含了一些鱼龙的齿。一些体形巨大的鱼龙会捕食较小的鱼龙。摩尔相信,这条鱼龙很可能是被其他鱼龙杀死的。

凶手可能是更凶猛的鱼龙

在所有鱼龙品种中,最凶猛的是泰曼鱼龙,其身长可达12米,是鱼龙家族中体型较大的品种。除了凶猛,泰曼鱼龙的另一个特点是有一对特别大的眼睛——单个眼球直径达20厘米,和一个足球差不多大!巨大眼睛可以帮助这种顶级捕食者在深海捕捉到猎物身上反射出的微弱光线。泰曼鱼龙的眼睛周围还覆盖了一圈骨板,能帮助眼球抵抗深海巨大的水压。

因为侏罗纪海岸曾经发现过泰曼鱼龙的化石,所以摩尔将泰曼鱼龙列为重要嫌疑对象。经过一番努力,摩尔找到了一具18世纪发现于侏罗纪海岸的泰曼鱼龙化石。通过对这件泰曼鱼龙的颅骨进行三维扫描和计算机建模,摩尔还原出了它的下颌肌肉的分布和尺寸。肌肉数据分析结果显示:泰曼鱼龙下颚附近有四个大肌群,总肌肉体积为5000立方厘米,输出的咬合力最高约为3吨,几乎是今天地球上咬合力最强的动物——湾鳄咬合力的两倍。如此强大的咬合力足以让泰曼鱼龙无视当时海洋中任何动物的防御。这样看来,如果有什么动物能够杀死一头鱼龙,那么很可能就是泰曼鱼龙。

巨大的泰曼鱼龙有可能就是“凶手”。图为泰曼鱼龙与一名1.8 米高的男性体形对比图。

还原肤色

摩尔在研究过程中惊喜地发现,鱼龙化石保留了相当多的皮肤。接下来,摩尔联系到了专门分析皮肤化石的科学家,想看看皮肤化石中是否存在色素。一些小块的鱼龙皮肤化石样本被送到专门的分析实验室。样本首先被机器喷涂上一层非常细密的金微粒。每颗金微粒的直径仅为2纳米,可以增强化石这类不导电物体表面的导电性,防止电子在物体表面堆积,提高扫描电子显微镜的成像精度。

摩尔从放大后的皮肤化石中发现了黑素体。黑素体广泛存在于哺乳动物的毛发、鸟类的羽毛和爬行动物的皮肤中。黑素体中含有色素。只要知道黑素体在动物组织中的丰度和分布,科学家就能大致了解这种动物生前的肤色和皮肤纹样。

鲨鱼的反影伪装体色。

黑素体分析显示,鱼龙的背部比腹部颜色更暗,这是一种名为“反影伪装”的体色分布模式。反影伪装可以让动物无论从上方还是下方都难以被其他动物发现。今天许多动物也采用这种保护色策略。不仅如此,反影伪装可能还帮助动物抵抗紫外线侵害和调节体温。

鱼龙在地球上生活了1.5亿年,最终在距今9000万年前灭绝,比恐龙早2500万年从地球上消失。至于鱼龙灭绝的原因,有可能是因为鱼龙适宜捕捉的食物数量逐渐减少,也有可能是竞争不过异军突起的沧龙类。但即便如此,鱼龙依然是整个中生代的最具代表性的爬行动物之一。

小鱼龙诞生的瞬间

今天的海洋中同样生活着许多爬行动物,例如海龟。海龟虽然大部分时间生活在海中,但依然需要爬上陆地产卵。同为爬行动物的鱼龙演化出了卵胎生的繁殖后代策略——直接在水中产下幼体。采用卵胎生策略的鱼龙不用冒巨大风险爬上陆地,也大大提高了后代存活的概率。

2014年,一具发现于安徽省的罕见鱼龙化石反映了鱼龙产下后代的瞬间。化石鱼龙母亲体内还有两条小鱼龙。其中一头小鱼龙的头部已经探出母体,身体其余部分还没离开母体。由于鱼龙靠肺呼吸,所以离开母亲体内的小鱼龙会先向水面游去,去吸进它生命中第一口新鲜空气。但很显然,小鱼龙还没离开母亲体内,死亡就在顷刻间降临。由此,这个珍贵的瞬间才被永久保存下来。

别叫错恐龙

不少人将中生代期间所有名字中带“龙”的动物都归为恐龙。这是不对的。恐龙这个词特指生活在陆地的主龙类爬行动物(可以理解为具有优势的爬行动物)。恐龙是中生代的优势陆栖脊椎动物。在侏罗纪与白垩纪期间,几乎所有身长超过1米的陆地动物都是恐龙。中生代天上飞的和水里游的爬行动物都不是恐龙。无论是翼龙、鱼龙还是蛇颈龙,它们都有各自的归属和名称。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午10:43。
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