研究发现密集的骨骼使得棘龙可以在水下狩猎

棘龙是迄今为止发现的最大的肉食性恐龙--甚至比霸王龙还要大--但它的捕猎方式几十年来一直是一个争论的话题。根据棘龙的骨架，一些科学家提出这种恐龙会游泳，但其他人认为它只是像苍鹭一样在水中涉水。

由于观察棘龙的解剖结构还不足以解开这个谜团，一群古生物学家在《自然》上发表了一项新的研究。他们在其研究中采取了不同的方法：检查它们的骨骼密度。通过分析棘龙骨骼的密度并将其与其他动物如企鹅、河马和鳄鱼进行比较，研究小组发现，棘龙和它的近亲Baryonyx拥有密集的骨骼，这很可能使它们能将自己淹没在水下进行狩猎。与此同时，另一种被称为Suchomimus的相关恐龙有较轻的骨骼，这将使游泳更加困难，所以它可能会像其他恐龙一样涉水或在陆地上花费更多时间。

Field博物馆的博士后研究员、这项研究的论文第一作者Matteo Fabbri表示：“化石记录非常棘手--在刺龙类中，只有少量的部分骨骼，而我们没有这些恐龙的任何完整骨骼。其他研究则集中在对解剖学的解释上，但显然，如果对同样的骨头有如此相反的解释，这已经是一个明确的信号，也许那些不是我们推断已灭绝动物的生态的最佳代理。”

所有的生命最初都来自于水，大多数陆生脊椎动物群体都有返回水的成员--如虽然大多数哺乳动物是陆生的，但我们有生活在海洋中的鲸鱼和海豹，还有其他哺乳动物如水獭、貘和河马，它们都是半水生的。鸟类则有企鹅和鸬鹚；爬行动物有短吻鳄、鳄鱼、海鬣狗和海蛇。长期以来，非鸟类恐龙（没有分支成鸟类的恐龙）是唯一没有任何水栖动物的群体。这在2014年发生了变化，当时朴茨茅斯大学的Nizar Ibrahim描述了一个新的棘龙骨架。

科学家们已经知道棘龙类在水边呆了一段时间--它们长长的、类似于鳄鱼的下颚和锥状的牙齿跟其他水生捕食者的相似，而且一些化石被发现时肚子里装满了鱼。但2014年描述的新旋龙标本有缩回的鼻孔、短的后腿、桨状的脚和鳍状的尾巴：所有的迹象都表明是水生的生活。但研究人员一直在争论刺龙是否真的会游泳觅食，或它们只是站在浅滩上，把头浸入水中捕捉猎物。这种持续的反反复复使得Fabbri和他的同事试图找到另一种方法来解决这个问题。

“我们研究的想法是，好吧，显然我们可以用不同的方式解释化石数据。但一般的物理规律呢？有一些规律适用于这个星球上的任何生物体。这些定律之一是关于密度和浸入水中的能力，”Fabbri说道。

在整个动物界，骨密度是告诉人们该动物是否能够沉到水面下并游泳。Fabbri指出：“以前的研究表明，适应水的哺乳动物在它们的后颅骨中拥有密集、紧凑的骨骼。密集的骨骼作为浮力控制的作用使动物能够将自己淹没。”

“我们想，好吧，也许这就是我们可以用来确定棘龙类动物是否真的是水生动物的代理，”Fabbri说道。

Fabbri和他的同事--包括共同通讯作者剑桥大学的Guillermo Navalón和牛津大学的Roger Benson--把来自250种已灭绝和现存动物的股骨和肋骨横截面数据集放在一起，其中包括陆栖动物和水栖动物。研究人员将这些横截面跟棘龙及其亲属Baryonyx和Suchomimus的骨骼横截面进行了比较。Fabbri表示：“我们不得不将这项研究分为连续的步骤。第一个步骤是了解骨密度和生态学之间是否真的存在普遍的关联。第二步是推断已灭绝类群的生态适应性。从本质上讲，该团队必须在我们确定为水生或非水生的仍活着的动物中展示一个概念证明，然后将其应用于我们无法观察到的已灭绝动物。”

在选择纳入研究的动物时，研究人员撒下了一张大网。“我们正在寻找极端的多样性。我们包括海豹、鲸鱼、大象、老鼠、蜂鸟。我们有不同大小的恐龙，有已灭绝的海洋爬行动物如摩沙龙和犁头龙。我们有几吨重的动物，也有只有几克重的动物。范围非常大，”Fabbri说道。

这批动物揭示了骨密度和水生觅食行为之间的明确联系：将自己淹没在水下寻找食物的动物的骨骼几乎完全是实心的，而陆生动物的骨骼横截面看起来更像甜甜圈，中心是空心的。Fabbri指出：“有一个非常强的相关性，我们发现的最佳解释模型是在骨密度和水下觅食之间的相关性。这意味着所有具有完全淹没行为的动物都有这些致密的骨骼，这是个好消息。”

当研究人员将棘龙类恐龙的骨骼应用于这一范式时，他们发现棘龙和重爪龙都有那种跟完全浸没有关的致密骨骼。与此同时，密切相关的似鳄龙的骨骼比较空洞。它仍生活在水边，以吃鱼为生，这从它模仿鳄鱼的鼻子和锥形牙齿可以看出，但根据它的骨密度，它实际上并没有游泳。

其他恐龙如巨大的长颈龙也有密集的骨骼，但研究人员认为这并不意味着它们在游泳。“像大象和犀牛这样非常重的动物以及像长颈龙这样的动物有着非常密集的肢体骨骼，因为肢体上有很多压力，”Fabbri解释道，“尽管如此，其他的骨头是相当轻的。这就是为什么我们在研究中要观察每一种动物的各种骨骼的原因。”虽然这种分析有局限性，但Fabbri对这项研究有可能告诉我们恐龙的生活方式感到兴奋。“这项研究的一个大惊喜是，恐龙在水下觅食是多么得罕见，而且即使在棘龙类中，它们的行为也比我们想象的要多样化。”

Field博物馆的馆长和这项研究的论文共同作者Jingmai O'Connor表示，像这样从数百个标本中提取的合作研究是古生物学的未来，“它们做起来非常耗时，但它们让科学家们揭示了大的模式，而不是根据一块化石进行定性的观察。Matteo能把这些东西拉到一起真的很了不起，这需要很大的耐心。”

此外，Fabbri还指出，这项研究表明了从不完整的标本中可以收集到多少信息。“这项研究的好消息是，现在我们可以从你需要尽可能多地了解一个恐龙的解剖学来了解它的生态学的模式中走出来，因为我们发现还有其他可靠的代理机构可以使用。如果你有一个新的恐龙物种，而你只有它的几块骨头，那么你也可以创建一个数据集来计算骨密度，至少你可以推断它是否是水生的。”