挪威傳說(shuō)中的北海巨妖,《圣經(jīng)》中象征邪惡的海中怪獸,至今不肯露出真面目的尼斯湖水怪,以及世界各地形形色色的其他各種水中怪物,它們總是讓人充滿幻想。然而,同真實(shí)存在過(guò)的海洋巨無(wú)霸們比起來(lái),那些多半屬于想象之物的妖怪又算得上什么?
每年夏天,挪威奧斯陸大學(xué)的研究人員都要到斯瓦爾巴群島(挪威屬地,位于北冰洋上,巴倫支海和格陵蘭海之間,由斯瓦爾巴島、東北地島、埃季島、巴倫支島等組成)的斯瓦爾巴島上去“捕獵”。他們帶著槍,為的是對(duì)付目前世界上最大的陸生食肉動(dòng)物——北極熊。不過(guò),北極熊并不是他們的“捕獵”目標(biāo),他們要找的是更大的家伙——曾經(jīng)雄踞地球的最可怕掠食者。
讓時(shí)間退回到1.5億年前,那時(shí)的斯瓦爾巴島還被淺淺的、涼爽的海水覆蓋著,水中充滿各種海洋爬行動(dòng)物。這些動(dòng)物死后形成的化石變成了今天的斯瓦爾巴島的一部分,而這里現(xiàn)在是全球發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)古海洋爬行動(dòng)物化石最多的地方。
只在每年夏天的短幾周時(shí)間里,太陽(yáng)在斯瓦爾巴島從早到晚都不沉落,氣溫升高至剛好在結(jié)冰點(diǎn)以上。研究者們必須快馬加鞭地挖掘,否則地面很快就會(huì)再度凍得僵硬。據(jù)估計(jì),這里有超過(guò)1000具遠(yuǎn)古動(dòng)物骨架尚待挖掘。2009年3月,挪威科學(xué)家宣布,他們?cè)趰u上發(fā)掘出一具巨型海洋動(dòng)物化石。這是一只生活在侏羅紀(jì)時(shí)期的海洋爬行動(dòng)物,體長(zhǎng)達(dá)到15米,體重約45噸,其撕咬能力超過(guò)鯊魚和鱷魚至少10倍,比曾經(jīng)的地球霸主暴龍還高了約4倍。此前科學(xué)家一直認(rèn)為暴龍是地球上最大的食肉類動(dòng)物,而新發(fā)現(xiàn)的這種海洋爬行動(dòng)物只需動(dòng)一動(dòng)嘴巴,就可以非常輕松地將暴龍撕成碎片。
斯瓦爾巴島的發(fā)現(xiàn)冉度引發(fā)古生物學(xué)界對(duì)中生代(2.51億年前~6500萬(wàn)年前)海洋爬行動(dòng)物的濃厚興趣。事實(shí)上,世界不少地方在這方面都獲得新的成果。2009年10月,科學(xué)家在英格蘭南部多塞特郡的“侏羅紀(jì)海岸”(因發(fā)現(xiàn)大量侏羅紀(jì)化石而得名)發(fā)現(xiàn)了一種新的海洋爬行巨獸的腭骨化石,它很可能屬于一種此前未知的上龍??梢赃@么說(shuō),科學(xué)家現(xiàn)在對(duì)各種海怪的了解比以往任何時(shí)候都多。
上龍
重新登上中央舞臺(tái)
海洋爬行動(dòng)物化石是科學(xué)家最早知道的脊椎動(dòng)物化石之一,電是他們了解地球生物進(jìn)化過(guò)程的關(guān)鍵證據(jù)。18世紀(jì)晚期,一塊像蜥蜴的巨獸的下顎化石在荷蘭的一處礦井中被發(fā)現(xiàn)。這種后來(lái)被命名為滄龍的遠(yuǎn)古海洋爬行巨獸使當(dāng)時(shí)的科學(xué)家終于確信動(dòng)物原來(lái)真的是可以滅絕的,而在此之前,滅絕理論在人們的眼中簡(jiǎn)直就是異端邪說(shuō)。19世紀(jì)早期,頗具傳奇色彩的化石女獵手瑪麗·安寧在英國(guó)萊姆灣附近發(fā)現(xiàn)了魚龍和蛇頸龍化石,她的發(fā)現(xiàn)對(duì)于古生物學(xué)的建立起到了很大的促進(jìn)作用。在19世紀(jì)上半葉以前,海洋爬行動(dòng)物是已滅絕動(dòng)物中被了解最多的動(dòng)物,在催生達(dá)爾文進(jìn)化論的知識(shí)大辯論中起到了重要作用。
然而,隨著恐龍化石的發(fā)現(xiàn),陸地爬行動(dòng)物登上中央舞臺(tái),海洋爬行動(dòng)物逐漸淡出人們的視野。花了接近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間,海洋爬行動(dòng)物研究才從恐龍投下的陰影中走了出來(lái)——科學(xué)家們?cè)詾閷?duì)海洋爬行動(dòng)物已經(jīng)了解得夠多了,現(xiàn)在他們才意識(shí)到事實(shí)根本不是這樣其實(shí),哪怕跟10年前相比,今天對(duì)海洋爬行動(dòng)物的了解也大大加深了。
在當(dāng)今世界,海洋爬行動(dòng)物堪稱稀少:成水鱷魚、海龜和海蛇是沿岸海水中的稀罕物。而在溫暖無(wú)冰的中生代,爬行動(dòng)物遍布從北極到南極的全球海洋,它們?cè)谏锶χ械淖饔萌缃翊蟛糠钟肾L魚、海豚、海豹以及鯊魚所承擔(dān)。
同今天的海洋哺乳動(dòng)物一樣,海洋爬行動(dòng)物也進(jìn)化月呼吸空氣的陸地祖先。大約3億年前,爬行動(dòng)物從與兩棲類一樣的祖先演化而來(lái),這些祖先需要在水中產(chǎn)卵,而爬行動(dòng)物卻喜歡炎熱干燥的環(huán)境。大約2.8億年前,一部分爬行動(dòng)物回歸了海洋,其中包括最早回到水中的滄龍,長(zhǎng)而薄的身體、有蹼的腿和充滿牙齒的腭使得它們很快就適應(yīng)了水中的生活。
大約2.51億年前,發(fā)生了一次物種滅絕事件——二疊紀(jì)物種滅絕,這也是地球上最大的一次物種滅絕事件,海洋生物遭創(chuàng)尤其嚴(yán)重:每20種海洋物種中就有多達(dá)19種滅絕了。此后,爬行動(dòng)物開始存陸地上繁榮起來(lái)。
在缺氧的海洋中
在二疊紀(jì)之后相對(duì)缺氧的海水中,魚類掙扎求生,大型掠食魚已經(jīng)很少見到不過(guò),空蕩蕩的海洋很適合殖民,而爬行動(dòng)物對(duì)此準(zhǔn)備得最充分。那時(shí)氣溫比今天要高出好幾攝氏度,非常適合冷血的爬行動(dòng)物。能呼吸空氣意味著它們能在相對(duì)缺氧的海水中生活得很快活。
上龍
許多海洋爬行動(dòng)物都是在中生代進(jìn)化出來(lái)的。其中有四種因數(shù)量眾多、分布面廣和稱霸海洋而顯得特別突出,它們就是魚龍、蛇頸龍、上龍和滄龍。這四種龍都是掠食者,其中包括當(dāng)時(shí)頂級(jí)的海洋掠食者,難怪它們中的一些會(huì)達(dá)到巨大的體格。
日本滄龍
科學(xué)家認(rèn)為上述四種龍的成功關(guān)鍵在于它們進(jìn)化出了胎生行為:胎生使它們的體形變得更大,而在水中生育則使它們獲得了殖民海洋的機(jī)會(huì)。早在幾十年前,科學(xué)家根據(jù)發(fā)現(xiàn)自德國(guó)霍茲馬頓采石場(chǎng)的化石知道了魚龍是胎生的——其中一具保存完好的化石顯示了一頭魚龍的生育場(chǎng)面;2001年,一位加拿大科學(xué)家在意大利的一家博物館中檢驗(yàn)一頭滄龍化石,當(dāng)拉開裝化石的大抽屜時(shí),她意識(shí)到自己有了一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)——出現(xiàn)在她面前的是一頭懷胎的滄龍。2004年,科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了蛇頸龍的祖先慶長(zhǎng)龍產(chǎn)子的證據(jù)。
進(jìn)化的魚龍
第一個(gè)大成功故事來(lái)自魚龍。魚龍的化石證據(jù)表明,它們最早在2.45億年前就已存在。早期魚龍的樣子像鰻魚,緊靠海岸生活。經(jīng)過(guò)4000萬(wàn)年之后,它們進(jìn)化出了像海豚一樣的流線型身體,能像海豚一樣在廣闊的海域輕松暢游。
一些魚龍進(jìn)化成有史以來(lái)最大的海洋爬行動(dòng)物。2004年,加拿大研究人員在該國(guó)不列顛哥倫比亞省已有2.1億年歷史的巖層中,發(fā)掘出一頭巨無(wú)霸魚龍。這頭長(zhǎng)達(dá)21米的秀尼魚龍差不多就跟長(zhǎng)須鯨一般大,長(zhǎng)須鯨是當(dāng)今世界第二大動(dòng)物??茖W(xué)家形容說(shuō),假如把海豚身體吹得脹脹的,再讓它變得薄一點(diǎn)和長(zhǎng)一點(diǎn),就很可能是秀尼魚龍活著時(shí)的樣子。而現(xiàn)有的化石殘塊還暗示,當(dāng)時(shí)很可能還有體形更大的魚龍。
到大約2億年前,也就是侏羅紀(jì)開始時(shí),魚龍大軍中又加入了體形稍小而速度更快的海洋巡游者??茖W(xué)家估計(jì),一種生活在1.8億年前的魚龍的游速可與金槍魚相比,而后者是當(dāng)今世界上游動(dòng)最快的魚種之一。
侏羅紀(jì)堪稱是魚龍的黃金時(shí)代,當(dāng)時(shí)魚龍的數(shù)量超過(guò)其他任何海洋爬行動(dòng)物。此外,魚龍還是首批深海征服者。科學(xué)家是在對(duì)魚龍眼睛的光學(xué)特性進(jìn)行研究后得出這個(gè)結(jié)論的??傮w而言,脊椎動(dòng)物眼睛的大小跟體形的大小密切相關(guān)。例如,藍(lán)鯨是當(dāng)今最大的脊椎動(dòng)物,其眼珠直徑達(dá)到了15厘米。
事實(shí)上,魚龍的眼睛是所有脊椎動(dòng)物中最大的。例如,4米長(zhǎng)的大眼魚龍,眼珠直徑達(dá)到23厘米;9米長(zhǎng)的泰曼魚龍,眼珠直徑達(dá)到26厘米。在現(xiàn)存動(dòng)物中,只有深海巨型魷魚的眼睛有這么大??茖W(xué)家推測(cè),魚龍的大眼睛是為適應(yīng)潛游至500米以下去獵食烏賊及其他頭足類動(dòng)物(例如現(xiàn)已滅絕的箭烏賊)的結(jié)果。
科學(xué)家根據(jù)魚龍眼睛的大小和焦距計(jì)算出魚龍眼睛的采光能力,并對(duì)魚龍眼睛的視覺敏銳度進(jìn)行估計(jì),結(jié)果發(fā)現(xiàn),魚龍的眼睛比典型夜行哺乳動(dòng)物的眼睛更敏銳。在海面下500米深度,人眼什么都看不見,魚龍卻能看清移動(dòng)的目標(biāo)
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魚龍:樣子像魚的大龍
在希臘語(yǔ)中,魚龍一詞意為魚和蜥蜴。實(shí)際上,魚龍的外形既像魚又像海豚。在中生代的大部分時(shí)間里,魚龍家族直興旺發(fā)達(dá)。根據(jù)化石證據(jù),魚龍的粉墨登場(chǎng)最早是在大約2.45億年前,銷聲匿跡則是在大約9000萬(wàn)年前,也就是比恐龍滅絕早2500萬(wàn)年。
在三疊紀(jì)中期,魚龍從重返水中的陸地爬行類祖先演化而來(lái)。至于這個(gè)爬行類究竟是誰(shuí),還不得而知。不過(guò),可以肯定的是,魚龍的進(jìn)化路線跟今天的海豚和鯨魚的祖先是平行的。魚龍?jiān)谫_紀(jì)時(shí)期稱霸海洋,但其霸主地位在白堊紀(jì)時(shí)期被后來(lái)居上的海洋頂級(jí)掠食者——蛇頸龍取而代之。
魚龍的平均體長(zhǎng)為2~4米,不過(guò)也有一些種類的魚龍的體長(zhǎng)或者比這短些,或者龐大得多。魚龍有著海豚一般的頭部和長(zhǎng)長(zhǎng)的、長(zhǎng)著牙齒的口鼻部。和金槍魚樣,魚龍的體形注定了它們是天生的游泳健將。據(jù)估計(jì),魚龍的游速最高可達(dá)每小時(shí)40千米。除了速度快,有些種類的魚龍可能跟現(xiàn)代的鯨魚一樣,是得心應(yīng)手的深海潛水高手。
跟現(xiàn)代的鯨魚和海豚一樣,魚龍也呼吸空氣,也是胎生,盡管它們是爬行動(dòng)物,它們的祖先在陸地上是卵生。實(shí)際上,對(duì)所有呼吸空氣的海洋動(dòng)物來(lái)說(shuō),要么上岸產(chǎn)卵(例如海龜和一部分海蛇),要么在表層海水中產(chǎn)子(例如鯨魚和海豚)??紤]到魚龍的流線型身體和游泳能力,要讓它們跌跌撞撞地爬上岸產(chǎn)卵實(shí)在是太勉為其難、也太沒有必要了。
魚龍的樣子雖然像魚,但它們并不是魚。一些科學(xué)家認(rèn)為,魚龍是趨同進(jìn)化的典型例子,所謂趨同進(jìn)化是指結(jié)構(gòu)相似而非相同。比如,魚龍像魚一樣有背鰭,尾巴的位置也恰到好處,因此水文學(xué)設(shè)計(jì)十分合理。魚龍的這類特征之所以更加明顯,是因?yàn)樗鼈兺耆菓{空進(jìn)化而來(lái)的,比如它們的陸地祖先背上并無(wú)隆起,而魚龍到了水中卻變得體態(tài)趨同于魚了。說(shuō)到底,這是環(huán)境使然。事實(shí)上,由于最早發(fā)現(xiàn)的魚龍的背上并無(wú)硬質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu),所以科學(xué)家最初復(fù)原的魚龍并不包括背鰭。直到19世紀(jì)90年代,在德國(guó)發(fā)現(xiàn)了保存完好的魚龍完整樣本,才知道魚龍?jiān)瓉?lái)也是有背鰭的。
魚龍有鰭狀肢,但鰭狀胺很可能不是用來(lái)推動(dòng)身體前進(jìn),而是用來(lái)保持平衡和控制方向。至于魚龍前進(jìn)的推力,應(yīng)該來(lái)自于它們像鯊魚尾巴一樣的大尾巴。除了跟魚相似之外,魚龍也跟海豚、鯊魚和金槍魚共享平行的進(jìn)化特征,這使得它們有相似的外形和活性水平(包括體溫調(diào)節(jié)),從而可以把它們置于相似的生態(tài)圈。
最早的魚龍不太像魚或海豚,而更像長(zhǎng)著鰭的蜥蜴,其化石可以追溯到三疊紀(jì)初期。這些原始魚龍演化很快,還沒到三疊紀(jì)中期就已出現(xiàn)真正意義上的魚龍。后來(lái),魚龍分化出一系列形式,從而構(gòu)成一個(gè)大家族。從食物來(lái)看,許多魚形魚龍主要以一種現(xiàn)代烏賊的古
頭足類近親——箭石為食;一些早期魚龍長(zhǎng)著適宜于咬碎甲殼類動(dòng)物的牙齒,它們很可能也吃魚:而一些大體形魚龍有著厚重的嘴巴和堅(jiān)硬的牙齒,這表明它們極有可能把小型爬行類作為自己的點(diǎn)心。既然魚龍家族成員的體形差別這么大,它們的存在歷史又是如此漫長(zhǎng),那么它們的獵物范圍也應(yīng)該很廣。典型的魚龍都有著受到圈骨保護(hù)的很大的眼睛,這暗示它們有可能在夜間捕獵。
自1699年首次發(fā)現(xiàn)魚龍化石碎片至今,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量魚龍化石樣本,從這些樣本得知,最大的魚龍?bào)w長(zhǎng)達(dá)23米??茖W(xué)家相信,很可能還有更大的魚龍等待發(fā)王見。
蛇頸龍
蛇頸龍和上龍登場(chǎng)
侏羅紀(jì)開始時(shí),蛇頸龍和上龍加入了海洋爬行動(dòng)物的隊(duì)列,并一直興盛到了大約6500萬(wàn)年前的白堊紀(jì)。兩者的親緣關(guān)系較近,模樣卻大不相同:蛇頸龍脖子長(zhǎng),腦袋小,體態(tài)優(yōu)雅;上龍身體龐大,脖子短,腦袋也大。不過(guò),這兩種龍都使用兩對(duì)大大的槳狀肢來(lái)游泳。
蛇頸龍的生理核心是它們長(zhǎng)長(zhǎng)的頸子,在極端情況下,它們的脖子長(zhǎng)度可能比余下的身體加上尾巴的長(zhǎng)度還要長(zhǎng)。其中,薄片龍的頸子有72塊椎骨,是已知所有動(dòng)物中最多的。不過(guò),隨著蛇頸龍的滅絕,其他長(zhǎng)脖子海洋爬行動(dòng)物也銷聲匿跡,它們的生活方式再也不復(fù)存在。
長(zhǎng)長(zhǎng)的脖子是蛇頸龍成功故事的核心?;蛟S,蛇頸龍的長(zhǎng)脖子使得它們可以從一群魚的下面或后面偷襲魚群。不過(guò),有科學(xué)家最近提出,蛇頸龍可能是海底掠食者,它們用嘴中長(zhǎng)有釘狀牙齒的腦袋在海底搜尋獵物,身體則浮在上面。2005年,科學(xué)家在澳大利亞昆士蘭州發(fā)現(xiàn)了一頭胃中充滿海底無(wú)脊椎動(dòng)物殘骸的蛇頸龍化石,這為上述猜測(cè)提供了證據(jù)。也有科學(xué)家認(rèn)為,上面提到的兩種捕獵模式都是合理的,因?yàn)樯哳i龍是非常靈活的獵手。
蛇頸龍最長(zhǎng)可以達(dá)到14米,不過(guò)它們身體長(zhǎng)度的大部分被脖子占據(jù)??偟膩?lái)看,跟它們的親戚上龍相比,蛇頸龍只能算是侏儒,上龍才是中生代海洋中確定無(wú)疑的頂級(jí)掠食者。
從在英國(guó)牛津郡發(fā)現(xiàn)的一塊3米長(zhǎng)的上龍腭骨化石來(lái)看,這頭上龍的體長(zhǎng)可達(dá)18米,是迄今發(fā)現(xiàn)的最大的上龍,它的眼窩是如此之大,你甚至可以把手臂都伸進(jìn)去??茖W(xué)家估計(jì),這頭上龍活著時(shí)體重達(dá)30噸,與之相比,一頭成年霸王龍的體重只有區(qū)區(qū)7噸而已。
上龍不僅體格龐大,而且非??膳隆T诎拇罄麃啺l(fā)現(xiàn)的一頭體長(zhǎng)11米的上龍——克柔龍,它生活在1億年前,其胃內(nèi)物顯示它竟然吃蛇頸龍。與今天的鱷魚進(jìn)行的對(duì)比研究暗示,克柔龍盡管口鼻部很長(zhǎng),但撕咬力仍然非常大。
滄龍的最后盛宴
出于至今尚不完全清楚的原因,魚龍和上龍都在9000萬(wàn)年前滅絕了。不過(guò),沒過(guò)多久,它們的位置就被后來(lái)者——滄龍?zhí)顫M。
滄龍是一類新型的海洋爬行動(dòng)物。從巨蜥類演化而來(lái)。滄龍的化石記錄比其他任何海洋爬行動(dòng)物都完整,科學(xué)家甚至還知道滄龍的半水生過(guò)渡形式——生活在9800萬(wàn)年前的哈西亞滄龍,這種兩柄龍無(wú)論在水中還是在陸地上都同樣得心應(yīng)手。
這種早期滄龍后來(lái)繼續(xù)演化,最終成為體長(zhǎng)可達(dá)15米、完全水生的海洋爬行動(dòng)物。海怪的最終一輪演化南此拉開大幕,競(jìng)爭(zhēng)如火如荼?;@示,滄龍之間拼得你死我活,往往把對(duì)方打得遍體鱗傷甚至粉身碎骨。當(dāng)然,滄龍對(duì)付獵物也同樣兇殘暴虐:在美國(guó)堪薩斯州發(fā)現(xiàn)的一頭身長(zhǎng)5米的海王龍的化石顯示,它死于滄龍對(duì)它頭部的致命一擊,因?yàn)橹挥幸活^大型滄龍才可能擁有如此兇猛的力量。
最晚期的滄龍顯示出耐人尋味的演化趨勢(shì)。原始的滄龍身材較為苗條,身體的起伏波動(dòng)就像鰻魚。隨著時(shí)間推移,它們的身體逐漸變硬,最終只用尾巴來(lái)游泳,就像鯊魚一樣。這一趨勢(shì)在迄今已知的滄龍最高級(jí)形式——浮龍身上登峰造極,作為趨同進(jìn)化的驚人案例,浮龍的體形進(jìn)化得仿佛是魚龍的翻版。
到白堊紀(jì)結(jié)束時(shí),和陸地上的恐龍一樣,滄龍、蛇頸龍、上龍聽見了另一次物種大滅絕的喪鐘。這些海洋爬行動(dòng)物的滅亡可謂理所當(dāng)然,畢竟它們處在海洋食物鏈的巔峰,而這條食物鏈在6500萬(wàn)年前轟然坍塌。皮之不存,毛將焉附?名副其實(shí)的海怪們一去不復(fù)返,但權(quán)力的真空在1000萬(wàn)年后被再次填滿——巴基鯨,一種和狼有幾分相似的肉食性哺乳動(dòng)物開始試水汪洋。對(duì)海洋的新一輪入侵全面展開,不過(guò),這已是另—個(gè)故事。