在脊椎動物中，如果暫且把掠食性恐龍的命運放在一邊，肉食性恐龍的進化達到了令人敬畏的頂峰。因為它們獵物的種群、體型也同樣進化到了令人印象深刻的程度。大型掠食性動物的存在，例如異特龍，晚期的暴龍，棘龍和鲨齒龍就是證據。

被捕食者例如禽龍、鴨嘴龍，蜥腳類恐龍和大部分角龍在食草性恐龍的世界裡成功占領了掠食性恐龍各自的生态位，為了追捕到這些獵物，掠食性恐龍不得不使自己的獵殺武器變得更加鋒利。獸腳亞目掠奪成性的生活方式反映在解剖學的很多方面。獸腳亞目的化石證據也迫使古生物學家把這些動物當成真正的生物體，去思考它們的行為和生活方式。

靈敏的感官系統

掠食性動物依靠它們的感官捕獲獵物。嗅覺器官使捕食者在看到獵物或是屍體之前察覺到它們的氣味。聽覺功能使捕食者在看見獵物之前警覺獵物的靠近。一旦發現獵物，敏銳的視覺可以幫助它們精準地找到獵物的位置，然後撲倒、攻擊這些獵物。當然這些感官對于掠食性恐龍來說都很重要，在它們的頭骨中，我們也能發現它們具有這些靈敏感官的線索。

現代脊椎動物的大腦—特别是爬行動物和鳥類的大腦，在很多方面都很相似。頭骨中的腦殼，包括腦腔，含有大腦和負責連接大腦及身體各部分的神經束。在腦殼中有連接大腦和其他器官的神經。在恐龍的頭骨中發現的很多神經束都跟現代脊椎動物大腦中的很相似。嗅覺位于大腦前部的嗅葉上，視覺集中在大腦中間的視野。不同獸腳亞目的腦殼化石研究确定了它們的感官很敏銳，有着專業捕食者的潛質。

出色的視覺

獸腳亞目的眼睛比同等體型的恐龍的眼睛要大。晚期的獸腳亞目的眼睛更大，它們體型偏小、大腦發達，例如傷齒龍。與馬和蜥蜴一樣，大多數獸腳亞目的眼睛隻能看向一邊，很多後期的魯腳亞目，包括暴龍，它們的眼睛可以向前看，這樣就形成了雙眼視覺，它們每隻眼睛看到的區域可以重疊起來。雙眼視覺可以使動物更精準地在視覺範内找到和追蹤獵物——例如移動中的獵物，因此更容易鎖定逃跑中的獵物。

最近，在對獸腳亞目的頭骨的研究中，古生物學家肯特・史帯文斯分析了七隻獸腳亞目的雙眼視野。他發現較低級的獸腳亞目的視力，包括基礎堅尾龍類、異特龍和齒龍，并沒有像後期的或是更高級的魯即亞目那樣擁有雙目視覺，例如暴龍、傷齒龍和迅猛龍。尤其是暴龍類它們甚至擁有比現在的更出色的雙目視覺。

敏銳的聽覺和嗅覺

獸腳亞目敏銳的聽覺是由含有聽骨的腦腔和頭骨中的其他部分決定的。一些獸腳亞目似乎擁有特殊的聽覺适應性。傷齒龍和其他中小型的虛骨龍類有較大的、複雜的内耳，這會幫助它們更準确地檢測到聲源這些聽覺能力可能會使恐龍更容易察覺到低頻音，例如遠處食草動物的腳步聲，甚至是鴨嘴恐龍與同伴交流的低吼聲。

在所有感官中，獸腳亞目的嗅覺可以與出色的視覺和聽覺齊平。菲爾德自然曆史博物館的克裡斯托弗・布羅許仔細研究了暴龍的嗅覺潛能。布羅許對至今發現的最完整的暴龍骸骨做了大量的計算機斷層掃描。布羅許模拟了暴龍的腦内顱腔模型和嗅球。它的嗅球比其他善腳亞目要大，說明這些巨大的虛骨龍類獸腳亞目恐龍的嗅覺已經進化得十分出色。它們骨内神經通道的直徑像桃子一樣大。在腦殼後部，大腦與脊髓相連的通道大小和葡萄差不多。盡管比不上暴龍的嗅覺，侏羅紀的異特龍和角鼻龍有相對較大的球，因此覺也非常敏銳。

出色的移動速度

長久以來，獸腳亞目奔跑的速度是備受争議的話題。當古生物學家思考其潛在速度時，他們會把恐龍遷移時的足迹、對恐龍四肢解剖學上的理解、恐龍的新陳代謝以及潛在的能量消耗與現存動物的生理機能進行對比，将對比結果作為直接證據。

恐龍留下的化石足迹，尤其是行迹，是恐龍移動的最好的證據。通常來說，不大可能鑒定出這些行迹屬于哪種恐龍;但是獸腳亞目的行迹有三個像鳥爪一樣的标志，所以很容易和那些食草性恐龍區分開來。大部分的行迹都不長，行迹顯示這些恐龍是在行走而不是奔跑。這說得通，因為當恐龍跑過松軟的沉積物時，表面容易留下腳印，比起在堅硬的陸地上奔跑，它們更容易滑倒。然而，還是有一些奔跑過的行迹值得研究。

值得注意的是，很難把一系列獨特的腳印與某種恐龍聯系起來，除非這個行迹直接指向了留下足印的恐龍。為了确定恐龍腿部的長度，古生物學家要麼直接進行毫無證據的猜測，要麼利用一些統計學去概括到底是哪種恐龍留下的行迹。對獸腳亞目來說，胫骨的高度約為足迹的四到五倍。當然，這不能以偏概全，凡事總有例外:在鳥類中，例如水難，相對于它短小的腿來說，它的足部很大，所以髋骨的高度和足迹長度不能一概而論。但是這種基于統計學出發的推斷是目前最好的方法。

古生物學家利用公式從行迹上計算恐龍行走的速度，其中涉及恐龍的步長和腿長。動物學家麥克尼爾・亞曆山大是研究動物力學的專家。1976年，他首次制定出一個從行迹上計算恐龍速度的公式，至今，這個公式都在被廣泛地利用。亞曆山大把他的公式應用于幾種獸腳亞目的行迹上。魯腳亞目的最高時速可能來自一種小型獸腳類恐龍，可能是鳥恐龍，可達到每小時每小時16.8千米。這個速度比人類跑得要快，比賽馬要慢，和奔馳中的羚羊速度差不多。然而，如果維持這個速度，獸腳類恐龍能奔跑多久還不得而知。

正是擁有如此多的秘密武器，獸腳亞目恐龍才成為這個星球上最成功的食肉動物，它們統治地球千百萬年，最後在白垩紀大滅絕才徹底消失。

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