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霸王龙的加冕之路:暴龙家族新成员的线索

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导语:霸王龙是地球有史以来,已知最大的陆生掠食动物。最新的化石证据显示造就这种残暴霸主的可能不是它的体积,而是它的智力。


关键词:帖木儿龙;霸王龙;进化


  

这是一幅反映9000万年前帖木儿龙(Timurlengia euotica)以及其生活环境的重建图。背景里还有两头神龙翼龙(Azhdarcho longicollis)。最近在《美国国家科学院院刊》上发表的一项新研究指出,一种新发现的暴龙家族新成员,帖木儿龙,揭示了霸王龙雷克斯(Tyrannosaurus rex)及其近亲如何在演化中成为最顶级的掠食动物。图片来源:Original painting by Todd Marshall.


在地球上,霸王龙的威名可谓无人不知无人不晓。还有什么能比一头13米长、7吨重、能够一口咬断任何骨头的超级猛兽更让人热血沸腾?霸王龙是迄今为止最大的陆生肉食动物,是所有恐龙中无可置疑的霸主,但是大自然的进化究竟如何造就了这种不可思议的生物呢?这一直是一个未解之谜。直到最近,乌兹别克斯坦发现了一种暴龙科的新物种——一种体型更小、出现更早的暴龙——为这一谜题提供了宝贵的线索。
让我们来认识一下这种生活在9000万年前、大小如马的暴龙:帖木儿龙。当时的乌兹别克斯坦还是一片广阔的内海,内海周围围绕着闷热的森林与错综复杂的河流。


小而灵动



帖木儿龙的骨骼化石是过去十年中,在对乌兹别克斯坦荒凉的克孜勒库姆沙漠(Kyzylkum Desert)进行多次实地探险时逐渐收集的。克孜勒库姆沙漠是世界上最干燥的地区之一,探险的组织者是我的同事Alexander Averianov和Hans-Dieter Sues。他们邀请我与他们一道研究在沙漠中发现的化石,我们对这个新物种的论述已经发表在了《美国国家科学院院刊》上。
由于生活在白垩纪中期,所以帖木儿龙的发现显得尤其重要。这段时期一度是暴龙进化史上的真空期:在这两千万到三千万的时间里,暴龙科的成员从灌木丛中的三流猎手,一跃成为了我们噩梦里的巨大爬虫,没有化石证据显示这个变化的过程。


 

这是一张帖木儿龙骨骼的还原图。图中红色的部分是已经发现的骨骼化石,白色的部分代表仍待发现的骨骼,这些骨骼由其它暴龙科的近亲推断而来。图中每块骨骼图片的比例尺均代表2cm。最近在《美国国家科学院院刊》上发表的研究,阐述了帖木儿龙的骨骼化石揭示了霸王龙以及其近亲如何演化为顶级掠食者。
图片来源:? Proceedings of the National Academy of Sciences


我们收集到了帖木儿龙骨架的许多碎片,包括部分鼻骨和颌骨,几块位于脖子、背和尾的脊椎骨以及前后肢的碎块。就像一款拼图游戏,这些骨头显示帖木儿龙大约长3~4米,重170~270公斤,大致与一匹马相当。帖木儿龙应该是一种残暴的生物,但是还远远比不上霸王龙。事实上,它甚至连食物链顶点的边都够不到。帖木儿龙仍然生活在其它掠食者的阴影中,比如在白垩纪更早期出现的异特龙(allosarus)。异特龙是当时最顶级的捕食者。


不过,真正有价值的信息来自我们对另一部分骨骼的研究:头骨,也就是脑颅骨后方那块围绕大脑、耳朵和鼻窦的融合骨。我们把它放入一台电脑断层扫描仪,以便查看头骨内部的结构,并用数字技术模拟大脑和感觉器官的形状。


结果出乎我们的意料:帖木儿龙具有与霸王龙这类大型恐龙一样的大脑和听觉结构。这反映出帖木儿龙十分聪明,并且能够听到低频的声音。而先前,这些特征被认为是掠食恐龙在巨大化过程中才获得的独特能力。


进化的故事


来自乌兹别克斯坦的恐龙新成员给我们讲述了一个故事,这个故事是关于进化如何把自然界一种默默无闻的动物变成一种不可思议的怪物。故事是这样的。


暴龙起源于大约1.7亿年前的侏罗纪,当时暴龙科的成员还只有人类大小,它们来无影去无踪,用前肢抓取它们的猎物。暴龙在接下去的8000万年里都没有发生明显的改变,它们与世无争,只是在阴影里维持生计。


 

史密森尼学会的国家自然历史博物馆,古生物部门的主任Hans Sues正手握一个霸王龙牙齿的铸型(右手)与真正的帖木儿龙牙齿化石进行比较,帖木儿龙生活在白垩纪晚期,它的化石发现于乌兹别克斯坦的克孜勒库姆沙漠。近期在《美国国家科学院院刊》上发表的一项研究揭示了这种大小如马的恐龙如何进化成霸王龙及其近亲那样顶级掠食动物。
图片来源:James Di Loreto, Smithsonian.


很可能是出于追捕猎物的需要,这些小型暴龙渐渐进化出复杂的大脑和感觉器官。当时它们并不知道在8000到9000万年前,当异特龙灭绝、食物链顶层出现空缺的时候,这些能力会起到举足轻重的作用。高超的智力以及敏锐的感官让暴龙以势不可挡的姿态加入了顶级捕食者的行列。很快这种体型介于人类和马之间的暴龙成长为骇人的怪物,它们变得比巴士还长,体重超过了一吨。它们的脑袋成了巨大的屠杀机器,它们的前臂——是时已经不那么重要了——退化成了一小片残肢。8000万年前,体型巨大的超级暴龙统治了如今的北美和亚洲大陆,它们分布在几乎所有陆地生态系统里,取代了那些比它们小的掠食者,捕食任何它们想要的猎物。
这种局面维持了大约1500万年,就在霸王龙叱咤北美大陆西部的鼎盛时期,一颗半径大约10公里的小行星从天而降。仅仅一瞬间,天翻地覆,灰飞烟灭。


Stephen Brusatte是脊椎动物古生物学校长顾问,供职于爱丁堡大学。
 
原文链接[科学美国人博客]:
http://www.scientificamerican.com/article/new-tyrannosaur-species-reveals-how-the-king-of-the-dinosaurs-won-its-crown/



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