透過分析尾巴長度和肌肉力量,古生物學家已成功解釋滄龍「猛撲獵物」這項致命本領背後的物理學。
自 19 世紀晚期首次發現保存良好的滄龍骨架以來,古生物學家便知道,這些長有鰭肢的海生蜥蜴生活在海中。然而,牠們的尾巴看不出鯊魚或海豚那種特化構造,因此許多學者推測,滄龍會像大型鱷魚或鰻魚一樣,在水下左右擺動身體前進。這種蛇行式游法會在水中產生很大的阻力,體型越大,阻力問題越明顯。因此,研究人員一度認為滄龍並不擅長高效率游泳。
2010年代,有研究重新評估滄龍的解剖構造,指出牠們的身體相對僵硬;另有研究發現,牠們的尾端長有類似鯊魚的尾鰭。這種體型讓牠們游得更有效率,差別就像從池壁蹬出、借力前衝,和一邊踩水一邊開始游泳一樣。
紐澤西州羅格斯大學的脊椎動物古生物學家吉兒絲坦.福爾莫索(Kiersten Formoso)說:「牠們的游動方式或許遠比我們先前以為的更有效率也更靈活。」
福爾莫索是一位對生物力學很感興趣的功能形態學家,她想知道滄龍尾巴的效率能有多高。她和同事結合化石測量及數學模型,藉此估計滄龍向前猛撲時能夠多快,以及各種滄龍如何適應不同的掠食生活方式。他們的研究在10月7日發表於期刊《當代生物學》(Current Biology),結果發現某些滄龍可能以每小時24公里的高速在水中衝刺。
「大家真的低估了向前衝刺的可怕程度。」福爾莫索說:「被一隻衝刺的滄龍撞到,就像被一輛汽車甚至一輛公車撞到一樣。」
這項發現提供寶貴的線索,有助於了解某些體型龐大且極為強壯的海中爬行類掠食者所運用的各種狩獵策略。
滄龍大致分為兩個略有不同的支系。羅賽爾龍亞科(Russellosaurinae)的尾巴相對較長,吻部呈 V 形;滄龍亞科(Mosasaurinae)的尾巴比例較短,吻部則較為厚重。研究團隊各選取兩件標本,測量其骨架。
長尾型支系的代表,是駭人的船首海王龍(Tylosaurus proriger)和體型較小、看起來相當敏捷的板踝龍屬(Platecarpus)。短尾型滄龍的代表,則是浮龍屬(Plotosaurus)以及一種尚未正式描述的滄龍屬(Mosasaurus)物種。福爾莫索測量的浮龍骨架,懸掛在洛杉磯郡自然史博物館的天花板上;而滄龍屬正是滄龍科名稱的由來。
福爾莫索和同事除了以實體方式測量化石動物之外,也透過數位方式將他們的測量結果按比例放大,以代表滄龍家族中的泰坦巨獸:體型如大翅鯨般龐大的帝王海王龍(Tylosaurus rex)及霍夫曼滄龍(Mosasaurus hoffmannii)
研究團隊發現,板踝龍屬(Platecarpus)和海王龍屬(Tylosaurus)等滄龍的長尾巴,讓牠們的尾鰭能先彎得更深,再猛然回彈,推動牠們在水中瞬間加速,也使牠們成為加速能力最強的滄龍。像帝王海王龍(Tylosaurus rex)這樣身長約 13.7 公尺的巨獸,只要有力地甩動一次尾巴,就可能以每小時約 24 公里、每秒約 7 公尺的速度猛衝。相較之下,大白鯊──現代體型最大的掠食性鯊魚──短暫爆發時的速度約為每小時 17.7 公里、每秒約 4.9 公尺。這樣的速度已足以讓牠們追捕海豹時躍出水面,展現驚人的騰空姿態。
儘管研究團隊檢視的四種滄龍可能以不同的速度游動,但板踝龍屬最為敏捷,其次是船首海王龍,再來是滄龍屬,然後是浮龍屬。
福爾莫索說,她的發現支持一項存在已久的懷疑:根據牙齒磨損模式和頭部解剖構造,板踝龍屬和海王龍屬等長尾型滄龍可能是伏擊型掠食者,牠們會潛藏在較淺海域的底部,然後猛然撲出來抓捕大型魚類、蛇頸龍、體型較小的滄龍。
不過,滄龍家族的另一條分支也很擅長狩獵:研究團隊發現,儘管滄龍屬和浮龍屬無法那麼快向前衝(牠們的速度或許約為每秒4公尺或4.9公尺),但牠們的短尾非常適合在較深的開闊海洋環境裡高效率地巡游。這表示牠們的狩獵方式可能像現代開闊海域中的掠食者一樣,例如鮪魚、尖吻鯖鯊、劍旗魚。
「滄龍類物種的速度根本不慢。」福爾莫索說:「依據我現在掌握的知識,我可不想待在離滄龍只有幾公尺遠的地方。」
未參與此研究的南方衛理會大學滄龍專家麥克.波辛(Mike Polcyn)說,儘管短尾型滄龍的加速沒有那麼快,但牠們似乎有一項超越長尾型表親的優勢。
滄龍的化石紀錄顯示,長尾型譜系是最先演化出巨大體型的類群。牠們很快征服淺海,部分原因是牠們擁有可怕的伏擊習性。波辛說,短尾型滄龍類物種因此必須遷往沒有長尾型物種棲息的區域。這使牠們演化出一種不同的狩獵策略:長途追逐獵物。
波辛說:「作為追逐型掠食者而非伏擊型掠食者,這種持久的游動能力或許最終導致海王龍屬的滅絕,並由大型滄龍屬取而代之。」
威斯康辛州城堡歷史博物館的古生物學家艾蜜莉亞.齊特洛(Amelia Zietlow)讚揚這項研究,並稱其為「一項很有價值的貢獻,可幫助我們了解滄龍這類曾經在地球上存活、呼吸的動物」。
福爾莫索說,這項研究只是剛起步而已,因為研究人員可以將同樣的方法應用在其他滄龍上,例如牙齒碩大的傾齒龍屬(Prognathodon),或是體型肥胖且擅長壓碎貝殼的圓齒龍屬(Globidens)滄龍。她補充說,研究人員也可以將同樣的方法用於神秘的現代海洋動物,例如塞鯨(Sei whale)。這些巨獸在野外很難研究,但科學家有牠們的骨架。
「牠們是大型掠食者,所以牠們在各自的生態系中都是非常重要的角色。」福爾莫索說:「了解牠們怎麼發揮作用是很酷的事。」
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