棘龍是研究迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大的肉食性恐龍--甚至比霸王龍還要大--但它的捕獵方式幾十年來一直是一個(gè)爭論的話題。根據(jù)棘龍的發(fā)現(xiàn)骨架，一些科學(xué)家提出這種恐龍會游泳，密集但其他人認(rèn)為它只是骨得棘像蒼鷺一樣在水中涉水。
由于觀察棘龍的骼使解剖結(jié)構(gòu)還不足以解開這個(gè)謎團(tuán)，一群古生物學(xué)家在《自然》上發(fā)表了一項(xiàng)新的水下狩獵研究。他們在其研究中采取了不同的研究方法：檢查它們的骨骼密度。通過分析棘龍骨骼的發(fā)現(xiàn)密度并將其與其他動(dòng)物如企鵝、河馬和鱷魚進(jìn)行比較，密集研究小組發(fā)現(xiàn)，骨得棘棘龍和它的骼使近親Baryonyx擁有密集的骨骼，這很可能使它們能將自己淹沒在水下進(jìn)行狩獵。水下狩獵與此同時(shí)，研究另一種被稱為Suchomimus的發(fā)現(xiàn)相關(guān)恐龍有較輕的骨骼，這將使游泳更加困難，密集所以它可能會像其他恐龍一樣涉水或在陸地上花費(fèi)更多時(shí)間。
Field博物館的博士后研究員、這項(xiàng)研究的論文第一作者M(jìn)atteo Fabbri表示：“化石記錄非常棘手--在刺龍類中，只有少量的部分骨骼，而我們沒有這些恐龍的任何完整骨骼。其他研究則集中在對解剖學(xué)的解釋上，但顯然，如果對同樣的骨頭有如此相反的解釋，這已經(jīng)是一個(gè)明確的信號，也許那些不是我們推斷已滅絕動(dòng)物的生態(tài)的最佳代理。”
所有的生命最初都來自于水，大多數(shù)陸生脊椎動(dòng)物群體都有返回水的成員--如雖然大多數(shù)哺乳動(dòng)物是陸生的，但我們有生活在海洋中的鯨魚和海豹，還有其他哺乳動(dòng)物如水獺、貘和河馬，它們都是半水生的。鳥類則有企鵝和鸕鶿；爬行動(dòng)物有短吻鱷、鱷魚、海鬣狗和海蛇。長期以來，非鳥類恐龍（沒有分支成鳥類的恐龍）是唯一沒有任何水棲動(dòng)物的群體。這在2014年發(fā)生了變化，當(dāng)時(shí)樸茨茅斯大學(xué)的Nizar Ibrahim描述了一個(gè)新的棘龍骨架。
科學(xué)家們已經(jīng)知道棘龍類在水邊呆了一段時(shí)間--它們長長的、類似于鱷魚的下顎和錐狀的牙齒跟其他水生捕食者的相似，而且一些化石被發(fā)現(xiàn)時(shí)肚子里裝滿了魚。但2014年描述的新旋龍標(biāo)本有縮回的鼻孔、短的后腿、槳狀的腳和鰭狀的尾巴：所有的跡象都表明是水生的生活。但研究人員一直在爭論刺龍是否真的會游泳覓食，或它們只是站在淺灘上，把頭浸入水中捕捉獵物。這種持續(xù)的反反復(fù)復(fù)使得Fabbri和他的同事試圖找到另一種方法來解決這個(gè)問題。
“我們研究的想法是，好吧，顯然我們可以用不同的方式解釋化石數(shù)據(jù)。但一般的物理規(guī)律呢？有一些規(guī)律適用于這個(gè)星球上的任何生物體。這些定律之一是關(guān)于密度和浸入水中的能力，”Fabbri說道。
在整個(gè)動(dòng)物界，骨密度是告訴人們該動(dòng)物是否能夠沉到水面下并游泳。Fabbri指出：“以前的研究表明，適應(yīng)水的哺乳動(dòng)物在它們的后顱骨中擁有密集、緊湊的骨骼。密集的骨骼作為浮力控制的作用使動(dòng)物能夠?qū)⒆约貉蜎]。”
“我們想，好吧，也許這就是我們可以用來確定棘龍類動(dòng)物是否真的是水生動(dòng)物的代理，”Fabbri說道。
Fabbri和他的同事--包括共同通訊作者劍橋大學(xué)的Guillermo Navalón和牛津大學(xué)的Roger Benson--把來自250種已滅絕和現(xiàn)存動(dòng)物的股骨和肋骨橫截面數(shù)據(jù)集放在一起，其中包括陸棲動(dòng)物和水棲動(dòng)物。研究人員將這些橫截面跟棘龍及其親屬Baryonyx和Suchomimus的骨骼橫截面進(jìn)行了比較。Fabbri表示：“我們不得不將這項(xiàng)研究分為連續(xù)的步驟。第一個(gè)步驟是了解骨密度和生態(tài)學(xué)之間是否真的存在普遍的關(guān)聯(lián)。第二步是推斷已滅絕類群的生態(tài)適應(yīng)性。從本質(zhì)上講，該團(tuán)隊(duì)必須在我們確定為水生或非水生的仍活著的動(dòng)物中展示一個(gè)概念證明，然后將其應(yīng)用于我們無法觀察到的已滅絕動(dòng)物。”
在選擇納入研究的動(dòng)物時(shí)，研究人員撒下了一張大網(wǎng)。“我們正在尋找極端的多樣性。我們包括海豹、鯨魚、大象、老鼠、蜂鳥。我們有不同大小的恐龍，有已滅絕的海洋爬行動(dòng)物如摩沙龍和犁頭龍。我們有幾噸重的動(dòng)物，也有只有幾克重的動(dòng)物。范圍非常大，”Fabbri說道。
這批動(dòng)物揭示了骨密度和水生覓食行為之間的明確聯(lián)系：將自己淹沒在水下尋找食物的動(dòng)物的骨骼幾乎完全是實(shí)心的，而陸生動(dòng)物的骨骼橫截面看起來更像甜甜圈，中心是空心的。Fabbri指出：“有一個(gè)非常強(qiáng)的相關(guān)性，我們發(fā)現(xiàn)的最佳解釋模型是在骨密度和水下覓食之間的相關(guān)性。這意味著所有具有完全淹沒行為的動(dòng)物都有這些致密的骨骼，這是個(gè)好消息。”
當(dāng)研究人員將棘龍類恐龍的骨骼應(yīng)用于這一范式時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)棘龍和重爪龍都有那種跟完全浸沒有關(guān)的致密骨骼。與此同時(shí)，密切相關(guān)的似鱷龍的骨骼比較空洞。它仍生活在水邊，以吃魚為生，這從它模仿鱷魚的鼻子和錐形牙齒可以看出，但根據(jù)它的骨密度，它實(shí)際上并沒有游泳。
其他恐龍如巨大的長頸龍也有密集的骨骼，但研究人員認(rèn)為這并不意味著它們在游泳。“像大象和犀牛這樣非常重的動(dòng)物以及像長頸龍這樣的動(dòng)物有著非常密集的肢體骨骼，因?yàn)橹w上有很多壓力，”Fabbri解釋道，“盡管如此，其他的骨頭是相當(dāng)輕的。這就是為什么我們在研究中要觀察每一種動(dòng)物的各種骨骼的原因。”雖然這種分析有局限性，但Fabbri對這項(xiàng)研究有可能告訴我們恐龍的生活方式感到興奮。“這項(xiàng)研究的一個(gè)大驚喜是，恐龍?jiān)谒乱捠呈嵌嗝吹煤币姡壹词乖诩堫愔校鼈兊男袨橐脖任覀兿胂蟮囊鄻踊！?/p>
Field博物館的館長和這項(xiàng)研究的論文共同作者Jingmai O'Connor表示，像這樣從數(shù)百個(gè)標(biāo)本中提取的合作研究是古生物學(xué)的未來，“它們做起來非常耗時(shí)，但它們讓科學(xué)家們揭示了大的模式，而不是根據(jù)一塊化石進(jìn)行定性的觀察。Matteo能把這些東西拉到一起真的很了不起，這需要很大的耐心。”
此外，F(xiàn)abbri還指出，這項(xiàng)研究表明了從不完整的標(biāo)本中可以收集到多少信息。“這項(xiàng)研究的好消息是，現(xiàn)在我們可以從你需要盡可能多地了解一個(gè)恐龍的解剖學(xué)來了解它的生態(tài)學(xué)的模式中走出來，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)還有其他可靠的代理機(jī)構(gòu)可以使用。如果你有一個(gè)新的恐龍物種，而你只有它的幾塊骨頭，那么你也可以創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)集來計(jì)算骨密度，至少你可以推斷它是否是水生的。”
