恐龙到底是怎么吃掉猎物的?千古之谜有解啦!

▲基于微磨损分析和有限元分析的结果,本图展示了肉食性兽脚类恐龙的穿刺与撕咬动作。

▲展示了不同的兽脚恐龙,及它们的牙齿和齿形。为了便于对比,所有牙齿齿冠都缩放到相同高度。

单单通过恐龙的牙齿,你就能学到很多关于它们的知识。比如,掠食性、外型像鸟的兽脚类恐龙,均采用了穿刺和撕咬的方式来捕杀和吞食猎物。然而,一个国际研究小组分析了这类恐龙牙齿的磨损程度,以及各种各样的齿状结构,他们认为这些掠食性恐龙中有一些更适合捕食大型的、易挣扎的猎物,另一些则喜欢捕食较为温顺和小型的猎物。

加拿大阿尔伯塔大学的博士后Angelica Torices是这项新研究的主要贡献者,她一直对肉食性恐龙的牙齿非常感兴趣。以往的研究通常以哺乳动物为对象,通过研究牙齿上的划痕和凹槽,可以推断出动物的咬合动作和食性。Torices和他的同事们对生活在晚白垩纪(1亿到6600万年前)的这两类掠食性恐龙进行了同样的研究。

分析表明,所有的腔骨龙类(coelurosaurian)都采用穿刺和撕咬的方式,但伤齿龙类(troodontids)和驰龙类(dromaeosaurids)对猎物的偏好可能有所不同。具体来说,前者明显偏好所需咬合力较小的猎物。

Torices说:“实际上,有一种牙齿形状比另两种更为普遍存在。这让我想到,也许不同形状的牙齿,其捕食效率也存在差异,于是我决定验证一下。这是很有挑战性的工作,因为在此之前没有人在肉食性恐龙中研究过这个问题,所以没有多少关于它的文献。”

一开始,Torices检查了各种恐龙牙齿化石的微磨损,试图找出任何与牙齿相对应的食性的模式。然后,Torices与同事采用了有限元分析法——一种用于解决工程和数学物理问题的算法——来观察小齿和牙齿在不同切割角度下的表现。

Torices说:“令我非常惊讶的是有限元分析是如何证实微磨损分析结果的。结果表明,在“穿刺-撕咬”过程中,三种类型的小齿均处于最佳切割角度。然而,当这些牙齿以非理想的角度咬合时,这三种小齿在压力上的表现就不一样了。”

驰龙(Dromaeosaurus)和蜥鸟盗龙(Saurornitholestes)擅于捕食爱挣扎的猎物,或将骨头作为食物来源之一。而伤齿龙(Troodon)的牙齿很可能因咬合角度不合适,而不得不捕食一些较软的猎物,如无脊椎动物。由此可见,尽管不同的掠食性恐龙生活在同一时期,但它们在食性上存在着分化。

Torices说:“通过研究这些肉食性恐龙的牙齿,我们可以推断出它们是如何撕咬的,以及它们的食物类型。我们正在研究更为复杂的模型,它包含了牙齿、牙根及颌骨,旨在了解这些元素在咬合过程中的相互作用。”

编译:灯丝 审稿:阿淼