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史前海洋爬行动物为何如此巨大?

科学家认为,正是海洋的阻力造就了蛇颈龙那长达 40 英尺的细长脖子和庞大的身躯。

Sara Novak
作者:Sara Novak
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图片来源:Daniel Eskridge/Shutterstock

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2 亿年前,海洋将是一个令人恐惧的地方。那里有许多顶级掠食者,比如秀尼龙(Shonisaurus),一种重达 30 吨、嘴巴像海豚一样的海洋爬行动物。还有盗龙(Dakosaurus),一种重达一吨的史前鳄鱼,让鱼类和翼龙都闻风丧胆。但在最著名的史前海洋爬行动物中,还有蛇颈龙(Elasmosaur),它有着长而光滑的脖子、满嘴锋利的牙齿和巨大的身体。如果你看到它向你冲来,肯定会改变航向。

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这些奇特的生物看起来就像来自科幻小说,它们的身形一直让科学家们感到困惑。但发表在《通讯-生物学》(Communications Biology)杂志上的一项新研究可能带来了一些答案。研究人员认为,它们巨大的体型和长长的脖子似乎是同时演化的,因为它们庞大的身体大小减轻了长脖子在水中产生的阻力。

“蛇颈龙脖子比例的快速演化表明,巨大的躯干可能消除了脖子产生的流体动力学限制,”该研究的作者说。

庞然大物

蛇颈龙是一种蛇颈龙科动物,它们的游动方式与现代海龟相似,科学家称之为“水下飞行”。它们摆动巨大的鳍状肢在水中穿梭。它们伸长的鳍状肢是从腿演化而来的,因为它们离开了陆地,进入了开阔的水域。

该研究的主要作者、伦敦自然历史博物馆的研究员 Susana Gutarra Diaz 表示,我们从现代水生四足动物(如鲸鱼和海豚)身上已经知道,体型越大在开阔的海洋中就越具有进化优势。她说,虽然体型增大可能需要消耗更多能量,但每单位体重的能量消耗却更小。此外,还有一些流体动力学上的优势。

Gutarra Diaz 说:“随着体型的增大,它们为了在水中移动而必须克服的力相对于其体型而言减小了。”

它们长脖子的用途则是个谜,不过 Gutarra Diaz 确信这与捕食和进食有关。一种理论是,它们的长脖子可以让它们更隐蔽地攻击猎物,而巨大的躯干则跟在后面。例如,蛇颈龙拥有最长的脖子之一,长达 43 英尺,头部很小,牙齿锋利——非常适合捕捉小型、滑溜的鱼。然而,她说,关于它们如何使用脖子以及在游泳和进食过程中脖子的柔韧性,还有很多需要了解的地方。

Gutarra Diaz 说:“我们知道,拥有长脖子和小身体的代价会非常高。”

进化优势

据马歇尔大学生物科学副教授 Robin O’Keefe 称,这项研究无疑向前推进了一步,他并未参与此项研究。

O’Keefe 说:“一项好论文的检验标准是它能解答问题并提出新的问题,而这项研究两者都做到了。”“该研究提出了一个有充分依据的假设,即巨大的体型是一种进化上的解放。所以,当你拥有非常巨大的体型时,你就能负担得起拥有一个阻力很大的长脖子。”

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O’Keefe 表示,虽然这是一个有力的假设,但仍有许多未知。他认为样本量相当小,更重要的是,这种进化并非发生在世界各地。在世界其他地方,巨大的蛇颈龙并没有长脖子,这就引出了一个问题:为什么长脖子在全球并不普遍?

O’Keefe 说:“我们看到超级长脖子的地方只有西部内陆,而在世界其他地方,它们的脖子相对于体型来说是比较保守的。”

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很明显,蛇颈龙的超长脖子具有进化优势,但我们离了解它们为何以及如何使这些史前巨兽受益还有很长的路要走。但无论原因如何,这些巨大的爬行动物在 6600 万年后仍然吸引着我们。Gutarra Diaz 和 O’Keefe 等研究人员将继续解开这些早已灭绝的史前巨型海洋生物的古老之谜。

  • Sara Novak

    Sara Novak

    Sara Novak 是一位科学记者,也是《Discover Magazine》的特约撰稿人,她报道关于气候、心理健康和古生物学的最新科学研究。

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