

霸王龙之所以能获得“恐龙之王”的称号,并非没有原因。它巨大的体型和强有力的、能咬碎骨头的下颚,使霸王龙成为一股不可忽视的力量(或者更可能的是,让人落荒而逃)。但这个物种并非天生如此。就像人类一样,霸王龙也有青少年生长发育期。一项于1月1日在《科学进展》期刊上发表的研究表明,青少年霸王龙的体型和捕猎方式与成年体显著不同。
通过分析两具骨骼的腿骨,古生物学家发现了它们属于半成年霸王龙的证据,而非一些研究人员提出的一个独立的、体型较小的“暴龙科”物种。该团队得出结论,霸王龙直到青春期晚期才达到其全部力量和体型。这两只年轻的个体,为了解霸王龙生命中这个早期但同样凶猛的时期,提供了难得的窗口。
“这些标本显然是年幼、快速生长的动物,”俄亥俄大学古生物学家劳伦斯·威特默(Lawrence Witmer)表示,他并未参与这项研究。“所以问题来了,它们是年轻的霸王龙吗?我认为可能性非常高。”
霸王龙在其青少年时期究竟是什么样子——是成年体的迷你版,还是体型独特——一直是古生物学界争论不休的问题。根据俄克拉荷马州立大学健康科学中心古生物学家、这项新研究的首席作者霍莉·伍德沃德(Holly Woodward)的说法,这场争论始于20世纪40年代发现的一个头骨,该头骨目前收藏于克利夫兰自然历史博物馆。其奇怪的形状导致一群研究人员在20世纪80年代将其归为另一个名为“纳米暴龙”的独立属。
随后,在21世纪初,伍德沃德调查的两具骨骼——昵称为“简”(Jane)和“佩蒂”(Petey)——在蒙大拿州的希氏恐龙群(Hell Creek Formation)被发现,争论由此持续。威特默表示,古生物学家注意到,克利夫兰的化石和简(其骨骼包含一个近乎完整的头骨)的颌骨中的牙齿数量比成年霸王龙多。他和他的同事曾报道,其近亲恐爪龙(Tarbosaurus bataar)的幼年个体拥有与成年体相同的牙齿数量。
然而,威特默表示,霸王龙在成熟过程中可能丢失了牙齿。他和大多数其他古生物学家现在相信,这些神秘的骨骼很可能都是青少年霸王龙。
“并非所有证据都必然指向同一个方向……但对我来说,这项(新研究)真正令人兴奋的部分在于它告诉我们关于霸王龙本身的信息,关于它是如何生长和如何生活的,”他说。
伍德沃德和她的团队没有检查骨骼的形状,而是深入研究骨骼内部,放大厚度不到一毫米的股骨和胫骨切片。“骨骼即使在微观尺度上也会石化,所以你可以看到那些微观结构,它们看起来就像现代骨骼一样,”伍德沃德说。
为了尽可能多地保留骨骼中的信息,研究人员在切割骨骼之前对其进行了3D激光扫描,并制作了他们移除的骨骼切片的复制品。
她和她的团队看到了许多表明这些恐龙在死亡时是青少年的特征。骨组织内的细纤维呈各种方向排列,而不是整齐分层,这与现代幼年动物的快速生长的骨骼相似。骨骼中也充满了曾经有血管生长的痕迹。
“如果骨骼生长非常快,就需要更多的营养来帮助产生骨骼的骨细胞生存并完成它们的工作,”伍德沃德说。“丰富的血管网络[以及]无序的骨组织表明它们是青少年,并且生长迅速,而不是像体型变大的生物那样生长缓慢。”
她和她的同事还检查了生长环,这些生长环类似于树木年轮,每年在骨骼生长短暂暂停几个月后重新开始时形成。通过计算简和佩蒂骨骼中的生长环数量,伍德沃德得出结论,这些恐龙在死亡时分别为13岁和15岁。有趣的是,每个生长环之间的间隔年年不同——这意味着恐龙在食物匮乏的年份生长较慢,而在食物充足的年份生长迅速。
像“苏”(Sue)这样一具收藏于芝加哥菲尔德自然历史博物馆的成年霸王龙骨骼,需要20年才能达到约40英尺的全身长度,体重约21,000磅。而收藏于伊利诺伊州罗克福德市伯普博物馆(Burpee Museum of Natural History)的简和佩蒂,只有其一半大小,体重可能只有2,100磅。
体型不大,但仍旧称霸
对简和佩蒂骨骼的分析表明,霸王龙需要很长时间才能接近成年体型。这意味着在其漫长的青少年时期,简和佩蒂体型更纤细,其生活方式与成年体截然不同。
霸王龙在许多方面可能与现代短吻鳄相似,它们在生命的各个阶段捕食不同的动物。伍德沃德说,幼年短吻鳄以昆虫和小鱼为食,而成年体则几乎可以吃任何它们想吃的东西。
无论是青少年还是成年霸王龙,在可能的情况下都会食腐。然而,当没有免费的食物时,青少年霸王龙可以追捕小型草食性动物和其他未成年恐龙,例如鸭嘴龙(Edmontosaurus)。像简这样的年轻霸王龙比成年体更纤细,牙齿像牛排刀一样,适合撕扯肉类。
“它们的捕猎方式可能是反复攻击和撤退,攻击和撤退,而成年体则会直接冲入战斗,一口咬住猎物,”威特默说。“在某些方面,这些年轻的霸王龙甚至比成年体更可怕,因为成年体行动相对缓慢,转向也慢,但这些年轻的霸王龙非常迅速。”
体型笨重的成年霸王龙可能没有足够的速度去追逐小型猎物。但它们也不需要。威特默说:“我们知道成年体变得非常强大。它们的颌骨肌肉腔室急剧增大。”随着霸王龙的牙齿变得更厚、更像香蕉形,它获得了能够施加足以咬碎骨头的力量(如果可能的话,甚至可以轻松撕裂汽车车顶)。这种转变与威特默在蒙古发掘的成年恐爪龙标本中观察到的情况相符,后者也显得比成年体更为纤细。
霸王龙能够暂停或加速生长,这或许解释了为何在白垩纪晚期它在所有体型上都能繁盛。“这也可能解释了为什么我们在希氏恐龙群生态系统中找不到其他中大型食肉动物,”伍德沃德说。“霸王龙只需要与其他体型相似的霸王龙竞争;它不必与其他物种竞争,因为它在体型增大的过程中占据了每一个生态位。”