现代鳄鱼如何用头骨的力量在水中实现优雅游动

鳄鱼并不总是我们今天所知道的水生捕食者。现存的鳄鱼是从古老的谱系中进化而来的，这些谱系在陆地和水中同样适应。根据一项由国际古生物学家团队进行的新研究，现存的鳄鱼进化出了更扁平和更弱的颅骨，以使它们能够更有效地游泳，但这也牺牲了咬合性能。

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这项研究今天发表在《皇家学会B辑：生物科学》期刊上，探讨了关于鳄鱼及其他从陆生祖先进化而来的水生捕食者之间咬合力与水生适应之间权衡的长期假说。研究表明，陆生祖鳄类亲属的圆顶形颅骨在进食时比现代半水生物种的扁平颅骨要强大得多且更有效。

化石证据揭示颅骨进化

该研究基于对巴西巴乌鲁盆地白垩纪沉积岩中化石的检查，这里保存了“鳄形类”的进化历史中最丰富和最具信息量的记录——这一更广泛的群体包括现代鳄类及其已灭绝的亲属。

来自巴乌鲁盆地的三种灭绝物种被发现具有圆顶形（“oreinirostral”）的头骨。这些头骨与三种现代鳄类的活体物种进行了比较，它们的头骨宽而扁平（“platyrostral”），适合水中生活。

研究人员利用CT扫描对这六种鳄形类的头骨进行了数字重建。接着，研究人员使用工程模拟来探讨它们在进食行为上的差异。

强度与流线型的权衡

研究的一个关键发现是，陆生祖鳄的圆顶形头骨在进食时比现代半水生物种的扁平头骨更强、更有效。这项研究展示了这些动物曾经是多么多样化和适应能力强。

“我们发现，圆顶形的灭绝物种比扁平的现代鳄鱼更强壮，颌肌肉更有效，这支持了关于鳄鱼头骨扁平化影响的先前假设，”首席研究员阿南特·斯里尼瓦斯博士说，他在布里斯托大学地球科学学院进行的古生物学硕士项目中进行了这项研究。

当鳄鱼从陆地迁移到水中时，环境条件的变化导致它们进化出更扁平的头骨。“但这种流线型设计是有代价的，”斯里尼瓦斯博士补充道，他现在是阿拉巴马大学的博士后研究员。“现代鳄鱼的头骨在咬合时承受的压力是其灭绝的陆生亲属的五倍。”

现代适应与进化灵活性

为了适应，现代鳄鱼进化出几种特征，包括头骨中的加固关节、骨甲和增大的颌肌肉，尽管头骨较弱，但能够产生强有力的咬合以伏击猎物。相比之下，灭绝的陆生诺托鳄则不受这些限制，能够占据多样的生态角色，从食草动物到顶级捕食者，展示了使鳄形类动物在超过2亿年中繁荣发展的进化灵活性。

“这些结果揭示了鳄类头骨如何在新环境和进食方式的影响下进化，”来自赫尔大学的研究员詹·布莱特博士说。“这是一个强有力的例子，说明进化涉及权衡，在这里是强度与流线型之间的权衡。”

巴西古生物学家桑德拉·塔瓦雷斯，来自巴西圣保罗州蒙特阿尔托古生物学博物馆的研究团队成员，补充道：“这项研究不仅有助于解释塑造现代鳄鱼的进化压力，还推动了对巴西白垩纪这三大关键类群的解剖特征和行为生态的更全面理解。”

共同作者、布里斯托大学地球科学学院古生物学教授艾米莉·雷菲尔德补充道：“这项研究展示了我们如何利用现代计算方法来估计灭绝动物的功能，并评估塑造我们今天所见动物进化的选择压力。”

更多信息： Ananth Srinivas 等，鳄形类头骨演化中的约束与适应，皇家学会B辑：生物科学（2025）。 DOI: 10.1098/rspb.2025.1773

由布里斯托大学提供

本故事最初发表于 Phys.org。