霸王龍(Tyrannosaurus)是有史以來最強的食肉恐龍,它的血盆大口擁有高達4噸的超強咬合力。霸王龍并非生來就具有如此強悍的咬合力,它們年幼時的咬合力也不會很強,不過古生物學家最新的研究證明霸王龍小的時候就已經具有強悍的咬合力啦!
霸王龍化石主要産地就是美國蒙大拿州的地獄溪組(Hell Creek Formation)地層,而一具來自該地層的霸王龍化石引起了古生物學家的注意。這具霸王龍還處于少年期,古生物學家在其面部發現了牙齒留下的咬痕。竟然有恐龍敢咬霸王龍,而且是咬面部,太不給霸王龍面子了吧!
圖注:留在霸王龍頭骨上的咬痕,圖片來自網絡
古生物學家測量了霸王龍面部齒痕的深度和寬度,然後又測量了齒痕的間距,再對比當時生存在同一地層中的食肉恐龍牙齒特征,最後發現兇手竟然是另一隻霸王龍,而且是相同年齡段的少年霸王龍。
我們對于成年霸王龍的牙齒很熟悉,其粗壯結實,橫截面呈圓形,更适合壓碎。少年霸王龍的牙齒則不同,其牙齒橫截面呈橢圓,适合切割。古生物學家曾經在許多成年霸王龍的腦袋上發現過同類的咬痕,甚至是斷裂嵌入的牙齒,證明霸王龍具有激烈的種内競争。這次在少年霸王龍面部發現的齒痕表明種内競争的現象在少年霸王龍之間就已經存在。
圖注:成年霸王龍恐怖的牙齒,圖片來自網絡
除了少年霸王龍面部的牙齒咬痕,古生物學家還在一段屬于埃德蒙頓龍(Edmontosaurus)的尾椎上發現了少年霸王龍的咬痕。鑒于成年埃德蒙頓龍的體型高大,并不是少年霸王龍能夠對付的,所以古生物學家認為這隻埃德蒙頓龍死後,少年霸王龍啃食了它的尾巴,并且留下了咬痕。正是兩具化石上的咬痕,為古生物學家探究少年霸王龍的咬合力提供了材料。
圖注:以植物為食的埃德蒙頓龍,圖片來自網絡
圖注:啃食埃德蒙頓龍尾巴的霸王龍,作者:Brian Engh
加利福尼亞大學的古生物約瑟夫·彼得森(Joseph Peterson)是最早發現少年霸王龍面部咬痕的古生物學家,而他的發現引起了傑克·曾(Jack Tseng)的興趣。傑克·曾天生就喜歡能夠咬碎骨頭的掠食者,比如斑鬣狗,于是他打算通過咬痕來研究少年霸王龍的咬合力到底有多大?
圖注:正在安裝設備的傑克·曾,圖片來自網絡
在布法羅大學的實驗室中,研究人員用牙科級的钴鉻合金制作了少年霸王龍的牙齒模型,然後将牙齒安裝在機械框架上,以秒為單位一點點刺入剛剛解凍的牛肱骨中,骨骼也因為牙齒的穿刺出現了緩慢的骨折。之所以選擇牛肱骨中間進行試驗,是因為此處擁有比兩側關節處更厚的皮質,可以用于模拟對埃德蒙頓龍尾椎骨進行的刺穿。
圖注:研究人員正在觀察試驗用的牛肱骨,圖片來自網絡
經過17次試驗,古生物學家終于得到了年齡13歲霸王龍的準确咬合力,其數值為5641牛頓(相當于575.6公斤),這明顯高于之前4000牛頓的估計。要知道,13歲的霸王龍,其咬合力已經超過了斑鬣狗的咬合力,這可是相當恐怖的!
霸王龍的少年期(Large Juveniles)其實非常短暫,隻有13歲這一年,下面便是亞成年期(Subadults)。古生物學家在地獄溪組地層中曾經發現了兩具矮暴龍的化石,但是目前更多的證據傾向于它們是未成年的霸王龍,其中名為“珍”(編号:BMRP 2002.4.1)的化石标本年齡正是13歲。
圖注:曾經被認為是矮暴龍的“珍”,圖片來自網絡
圖注:“珍”的骨骼線圖,圖片來自網絡
從“珍”的化石中,我們可以看到13歲的霸王龍體長不足6米,腦袋長而窄,因此還不具備成年霸王龍那種咬碎骨頭的能力。根據化石判斷,霸王龍在15歲時頭骨會發現劇烈的變化,本來細長的腦袋會變得又厚又寬,咬合力也飛速飙升。但是此次研究證明少年期的霸王龍盡管還不具備碎骨的能力,但是已經開始學習這種技巧來強化自己的牙齒,所以它們才會在同類和食物的骨頭上留下咬痕。
圖注:成年霸王龍與少年期霸王龍的頭骨對比,圖片來自網絡
圖注:配圖是一隻霸王龍咬碎了三角龍的腦袋,彩色部分是霸王龍頭部肌肉的受力,圖片來自網絡
古生物學家能夠根據此次研究勾勒出霸王龍咬合力的增長曲線,這條曲線的增長幅度明顯要高于霸王龍的生長曲線,說明它們在小時候就已經在為未來的碎骨必殺技做準備啦!
本次對于少年霸王龍咬合力的研究不僅僅是為了得到準确的數值,還能夠判斷其在生态系統中的位置,以及它們能夠殺死多大的獵物,與它們競争的動物都有哪些等等。處于少年期的霸王龍就已經是個小霸王啦!
參考文獻:
1. Schweitzer, M., Wittmeyer, J., Horner, J. 2005. Gender-specific reproductive tissue in ratites and Tyrannosaurus rex. Science. doi: 10.1126/science.1112158
2. Jun 04, 2020 · A high-resolution growth series of Tyrannosaurus rex obtained from multiple lines of evidence Thomas D. Carr Department of Biology, Carthage College , Kenosha, WI , USA
圖片 / 網絡(侵删)
文字 / 江氏小盜龍(江泓)
排版 / 江氏小盜龍
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