别再嘲笑霸王龙的小手臂了!前肢短小,或是霸王龙可怕咬伤的关键

对于 6500 万至 8000 万年前在地球上漫游的任何动物来说,在野外遇到霸王龙都是一件非常可怕的事情。当霸王龙在上个世纪初被描述时,它被誉为有史以来最大的肉食者,现在仍然是最大的。同时研究过霸王龙下颚生物力学的古生物学家认为,它拥有陆地上所有动物中最强大的咬合力,可以将骨头变成粉末。

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然而,霸王龙有个地方令科学家和网友们倍感不解(可笑),那就是它的纤细前肢“小手臂”。

多年来,关于霸王龙如何使用它的手臂以及用于什么目的一直备受争议。一些人认为霸王龙的小短手并没有起到什么作用,而一些人认为它的手臂是凶猛的切割机器,或者是在交配的时候让霸王龙保持稳定……

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现在,发表于《Acta Palaeontologia Polonica 》杂志上一项新研究提出了一个疯狂的假设——霸王龙进化出小短臂,以降低在疯狂进食时被其他霸王龙意外咬伤的风险。简而言之,短臂不太可能被同伴咬住。

为什么霸王龙的前肢如此短:集体进食,你咬不着我!

尽管很多人都在取笑霸王龙的小短手,但只是按比例而言:一只 14 米长的霸王龙,它可能有一个1.5米长的头骨,而前肢的长度可能不到一米长,这相当于一个1.8米的人只有 12 厘米长的手臂,十分怪异。但霸王龙为什么进化出如此短的小手臂?没有人知道答案。

加州大学伯克利分校的古生物学家凯文·帕迪安(Kevin Padian)表示,与其问霸王龙的短臂进化成什么,不如问这些手臂对整个动物有什么好处。

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“如果几只成年霸王龙聚集在一具猎物上怎么办?几只具有难以置信的强大的下颚和锋利牙齿的巨大恐龙头一起抢食。如果你的同伴认为你得到了一点怎么办?太近了?它们可能会通过咬断你的手臂来警告你,所以,减少前肢可能是有好处的,因为无论如何你都不会在捕食中使用它们,毕竟严重的咬伤会导致感染、出血、休克和最终死亡。”

帕迪安通过测量了几乎完整的“MOR 555”化石,结果显示:像以前认为的可在交配保持稳定的假设和切割作用是不太可能的,因为霸王龙的手臂太小太弱而无法使用。而且霸王龙的祖先有更长的手臂,所以它们的体型和关节活动度都变小了一定是有原因的。

由此假设,霸王龙前肢尺寸的缩小是选择其他事物的次要功能。因此,我们不应该寻找这些缩小的肢体的功能,而是寻找这种缩小如何服务于更大的目的。

另外帕迪安承认,在最后一只霸王龙灭绝6600 万年后,任何假设都无法去证实。

前肢为何短小?简单的答案,因为它们不需要!

实际上,霸王龙的前肢为什么如此短小,古生物学从恐龙在手臂方面的进化角度上得到一个相对合理的解释。

首先恐龙是爬行动物,它们在大约 2.5 亿年前进化并统治地球直到 6600到6500万年前。它们的时代分为三个时期,三叠纪、侏罗纪和白垩纪。

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许多兽脚亚目(霸王龙及其 1.7 亿年长血统的祖先)是从始祖龙进化而来的,始祖龙是一种蜥蜴类的爬行动物家族,在三叠纪早期曾四足行走。后来演变成双足行走,因为前腿经常使主龙(Lagosuchus )减速并限制了它们在三叠纪中期早期森林环境中的活动范围,这些主龙变成了恐龙。

随着进化将前肢从运动中解放出来,它的主要用途仍然是抓住各种物体。到三叠纪晚期,这些恐龙进化为基础恐龙,后者分化为蜥脚类恐龙(比如腕龙、梁龙等典型的长脖子素食恐龙)和兽脚类恐龙(杂食恐龙、肉食恐龙、鸟臀目恐龙)。

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接着蜥脚类动物恢复了缓慢而笨拙的生活方式,它们拥有庞大的身体和长长的脖子来咬取树枝,所以它们又回到了四肢着地,因为它们需要支撑它们巨大的腹部。

另一个草食性群体,鸟臀目恐龙从早期的蜥脚类动物中分化出来,并保留了灵活的生活方式,四足或两足。在整个恐龙时代,它们都是一个成功的群体。但如果进化需要,它们保留了祖先成为两足动物的能力。

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而兽脚亚目,它们永远不会四肢着地(至少一般来说),一旦它们用后腿站立并从地面上抬起头来,它开辟了一个充满机遇的世界。位置较高的头部提供了更好的优势,可以攻击小型猎物。双足步态快速而敏捷,非常适合捕猎;解放出来的手臂可以用来保持平衡,也可以用来抓捕猎物;轻巧而有力的头部是对猎物进行致命一击的好武器。

作为食肉动物,兽脚亚目在体型和种类上迅速进化。到侏罗纪中期,它们已经是巨大的致命杀手。现在有了更大的尺寸,头部开始承担大部分工作,它有强大的肌肉和锋利的牙齿,是抓住猎物并将其击落的主要武器。有些甚至进化出了致命的细菌叮咬(角鼻龙及阿贝力龙科的后代),但体型大意味着肌肉更大,而这反过来意味着更大的力量。

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由于头部具有提供强力咬合的双重目的,较大的兽脚亚目动物通常进化出两种不同的狩猎策略。一种是咬一口(就像异特龙一样,它们的头很轻,牙齿很锋利,同时其前肢比霸王龙更强壮更长,但其前肢对捕获猎物没有多大帮助),然后让动物流血致死。

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另一种是用强健的肌肉、强壮的头部和坚固的圆齿咬住并压住,或以毁灭性的打击压碎,直到动物死于外伤,这是阿贝力龙科和霸王龙科的首选方法。其他一些类型,如重爪龙和棘龙,可能有大而有爪的手臂来抓鱼并在水中移动。

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霸王龙实际上是从一个相当新的兽脚亚目分支进化而来的,它在侏罗纪晚期-白垩纪早期以小型捕食者的形式出现,称为虚骨龙类(它们可能已经进化出原始羽毛,并且至少部分是温血动物)。由于小型掠食者没有足够的咬合力快速粉碎猎物,它们不得不用手抓住并制服猎物。

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但随着进化的再次推进,腔骨龙类出现了多样化。一些变得像鸟一样,猛禽家族的猛禽,最初使用它们快速奔跑的生活方式作为活跃的捕食者,并使用它们的手臂作为平衡,最终进化出飞行并将手臂重新用于翅膀。其他一些改变了主意并再次成为食草动物,即镰刀龙科(Therizinosauridae)。它们的手臂变成了懒惰的爪子,可以用来摧毁植被,也可能是为了保护它们免受饥饿的表亲的伤害。

然而,霸王龙科走上了角鼻龙科在它们面前走过的道路,它们变得更大,并长出了一个强大的头部作为攻城锤和屠宰武器。

而且这在生物力学上是讲得通的:胸部和肩部的骨骼,例如喙突和肩胛骨,是进入手臂的肌肉的锚点,不过它们也是颈部肌肉的锚点。只有这么多的肌肉可以附着在任何给定的骨头上,但是通过减少手臂的大小和移动它们所需的肌肉,为颈部肌肉分配更多的空间,从而给它们带来毁灭性的咬伤。

简单来说,保持胸部和肩部周围的骨头大,同时减少前肢,为大颈部肌肉提供了更多空间,这对于依赖大头部作为主要武器的掠食者来说是“锦上添花”。所以霸王龙凶猛的关键不是它有小短手,而是它有一个巨大的脑袋。而这点,使霸王龙成为了一种更强壮的动物,而不是更弱的动物。

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