我们为什么没有深海鳄鱼?

进化让我们免受了可怕的前景。
Thalattosuchian skulls. Showing the semi-aquatic species (A and B), and the fully aquatic metriorhynchid (C).
半水生海鳄类物种(A 和 B)的化石头骨,旁边是完全水生的海鳄类头骨(C)。图片来源:Sven Sachs

对海洋的恐惧,或称海洋恐惧症,是一种可以理解的情绪反应。海洋环境黑暗,不适合人类居住,并且包含一些地球上最大最奇特的生物。但至少,你知道进化让我们免受了深海鳄鱼的困扰,可以让你稍微安心一点。

被称为海鳄类(thallatosuchians)的鳄鱼祖先生活在中侏罗世和早白垩世(大约 1.91 亿至 1.13 亿年前),主要分为两个类群:长吻鳄科(teleosauridae)和海鳄科(metriorhynchidae)。化石证据表明,前者类似于今天的鳄鱼,而后者则进化出了流线型、类似海豚的身体和带鳍的肢体,使它们能够在海洋环境中繁衍生息。尽管如此,化石证据表明它们从未能够达到海豚和其他鲸类动物通常能达到的深度。而且,多亏了最近对数十个头骨的扫描,专家们现在可能知道原因了——海鳄类的口鼻部无法承受压力。

An artist's sketch depicting suchodus durobrevensis
像 suchodus durobrevensis 这样的物种增大的鼻窦阻止了它们深入海洋。图片来源:南安普顿大学

由英国南安普顿大学古生物学家领导的一个国际研究团队最近使用计算机断层扫描检查了 11 个海鳄类头骨,并与另外六种化石物种以及 14 种现代鳄鱼进行了比较。利用扫描,专家们密切关注了两个鼻窦系统——骨骼包裹的脑部鼻窦和位于其口鼻部的鼻窦。他们的研究结果详细刊载于 10 月 30 日发表在《英国皇家学会开放科学》杂志上的一项研究中。

图像显示,与海豚和鲸鱼类似,海鳄类随着它们进一步进入水中,其脑部鼻窦变小,这可能是为了帮助潜水、捕食和浮力。但与鲸类不同的是,在某个时刻,海鳄类的鼻窦(特别是海鳄科的)开始扩张而不是缩小。

[相关:这种古代鳄鱼看起来有点像海豚。]

“海鳄类脑部鼻窦的退化与鲸类的退化相似,在它们半水生阶段减少,然后随着它们完全水生而进一步缩小,”该论文的首席作者 Mark Young 在周三发布的声明中说道。尽管现代鲸类的鼻窦系统有助于缓解其头骨周围的海洋压力,但海鳄类更大的鼻窦却会起到相反的作用。

Young 解释说:“在更大的深度,[海鳄类]鼻窦内的空气会受到压缩,由于无法承受或平衡增加的压力,会导致不适、损伤,甚至口鼻部塌陷。”

Fossil of a metriorhynchid thalattosuchian
海鳄类海鳄祖先的化石。图片来源:Sven Sachs

然而,海鳄类深潜的限制并非没有目的。虽然鲸鱼和海豚的肾脏在过滤海水盐分方面非常高效,但海洋爬行动物和鸟类则依赖特化的腺体来清除体内有害的矿物质。例如,鬣蜥会通过打喷嚏来排出多余的盐分。鉴于海鳄类更大、更复杂的鼻窦,古生物学家推测这种鳄鱼祖先可能也是这样做的。

Young 说:“鸟类,就像海鳄类一样,它们的鼻窦会从口鼻部伸出,经过眼睛下方,当它们的颌骨肌肉收缩时,会在鼻窦内产生类似风箱的效果。对于海鳄类来说,当鼻窦受到这种作用的影响时,它会压缩头骨内的盐腺,产生类似打喷嚏的效果,这与现代海洋鬣蜥相似。”

然而,不幸的是,海鳄类在白垩纪的进化运气用完了,为它们的现代后代让路。因此,Young 说,专家们永远无法确定,如果再给它们更多时间,它们是否会进化成更像鲸鱼和海豚的样子——或者人类是否需要将“深海鳄鱼”添加到他们对海洋恐惧症的担忧列表中。

 

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