正文

脊椎動(dòng)物史上咬合力最強(qiáng)的動(dòng)物

把恐龍做成大餐 作者:邢立達(dá)


鄧氏魚(yú)可能是恐魚(yú)類(lèi)中的登峰造極者,它出現(xiàn)在晚泥盆世,這段時(shí)間正是盾皮魚(yú)綱發(fā)展到極致,并高度特化之時(shí)。鄧氏魚(yú)最長(zhǎng)達(dá)10.06米,重4噸,化石發(fā)現(xiàn)于北美、摩洛哥、比利時(shí)和波蘭等地。從沉積學(xué)看,它多生活在近海水域中,古生物學(xué)者還不知道它是否有能力游出遠(yuǎn)洋。

如果愿意的話(huà),鄧氏魚(yú)能夠像一臺(tái)粉碎機(jī)般,吞下它遇到的任何活物。它的食物包括甲殼類(lèi)、菊石、鯊魚(yú),甚至包括同類(lèi)。其中的甲殼動(dòng)物雖然都有幾丁質(zhì)的外骨骼來(lái)保護(hù)自己,看似堅(jiān)固,但在鄧氏魚(yú)面前仍然不堪一擊,只聽(tīng)見(jiàn)“咔吧”一聲,精美的鎧甲就全被壓碎了,柔軟的肉體被鄧氏魚(yú)吞進(jìn)肚子,成為一頓高蛋白的營(yíng)養(yǎng)餐。

鄧氏魚(yú)可能還是一個(gè)暴飲暴食之徒,它吃得又雜又快,對(duì)食物毫不講究,而且不怎么咀嚼,難道它就不擔(dān)心自己消化不良嗎?這個(gè)觀點(diǎn)源于在一些鄧氏魚(yú)化石上發(fā)現(xiàn)有回吐的、半消化的魚(yú)類(lèi)遺骸。不過(guò),世間萬(wàn)物有利就有弊,有得就有失。鄧氏魚(yú)身上披著厚厚的盔甲,看上去雖孔武有力,但游泳或行動(dòng)力卻可能比較笨拙遲緩。不過(guò),鄧氏魚(yú)的化石一般只保留了身體的前半部,即腦袋與胸甲,而其他部分仍舊不為我們所確切知曉,所以其游泳能力到底如何,現(xiàn)在下結(jié)論還為時(shí)過(guò)早。

長(zhǎng)期以來(lái),有的古生物學(xué)者認(rèn)為鄧氏魚(yú)可能會(huì)面臨來(lái)自鯊魚(yú)的攻擊,時(shí)值鯊魚(yú)剛踏上演化之路,它們體型小,行動(dòng)敏捷,如果群起而攻之,鄧氏魚(yú)可能難以支撐。這個(gè)假想也許是受了現(xiàn)生鯊魚(yú)群圍攻鯨魚(yú)的啟發(fā),但鄧氏魚(yú)絕非善茬,又不是憨憨厚厚的須鯨,豈會(huì)束手就擒?所以鯊魚(yú)群與鄧氏魚(yú)的戰(zhàn)況暫且還是未知數(shù)。不過(guò),如果讓鄧氏魚(yú)與鯊魚(yú)單挑的話(huà),不用比試就可分勝負(fù),畢竟它們實(shí)力懸殊。

2006年一項(xiàng)對(duì)鄧氏魚(yú)的研究,徹底震住了普羅大眾。當(dāng)年,美國(guó)芝加哥菲爾德自然史博物館的威斯特尼特和芝加哥大學(xué)地球物理系的安德森對(duì)鄧氏魚(yú)的頭胸部進(jìn)行建模,并得出結(jié)論: 獨(dú)特的頭骨構(gòu)造、與眾不同的肌肉組織,使鄧氏魚(yú)成為有化石記錄的動(dòng)物中真正頂尖的掠食者之一。

基于工程學(xué)原理的生物力學(xué)模型經(jīng)常被用來(lái)測(cè)試魚(yú)類(lèi)頭骨功能,比如頭骨結(jié)構(gòu)和動(dòng)物自身食譜的關(guān)系。而后,生物力學(xué)模型也被用在一些滅絕動(dòng)物身上,只要化石足夠完整,就可以得出有用的結(jié)論。威斯特尼特在盾皮魚(yú)類(lèi)中選擇了鄧氏魚(yú)為模板,制作了精巧的生物力學(xué)模型,然后運(yùn)用工程學(xué)原理來(lái)分析鄧氏魚(yú)對(duì)外界刺激所作出的反應(yīng)。

威斯特尼特對(duì)一條長(zhǎng)6米、重1噸的鄧氏魚(yú)之顱骨、下頜、胸、軸上肌、頜降肌、顱降肌和下頜收肌進(jìn)行解剖分析后,精確制造出一個(gè)力學(xué)模型來(lái)模擬其頭骨的運(yùn)動(dòng)方式和咬合力。這個(gè)模型名為“平面四桿機(jī)構(gòu)”。

通過(guò)模擬得知,這種平面四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,對(duì)鄧氏魚(yú)張開(kāi)頜部這一動(dòng)作具有高速傳動(dòng)作用,從而產(chǎn)生一個(gè)快速的擴(kuò)張的過(guò)程,類(lèi)似于現(xiàn)生魚(yú)類(lèi)的攝食過(guò)程。鄧氏魚(yú)從開(kāi)啟嘴巴到嘴巴張到最開(kāi)這個(gè)過(guò)程僅需20毫秒(1/50秒),并可以在50~60毫秒內(nèi)完成一次“張嘴—閉嘴”的攝食周期,這種極高的攝食速度完全可以媲美現(xiàn)生魚(yú)類(lèi)。

也就是說(shuō),在短短的1/50秒內(nèi),鄧氏魚(yú)就可以張開(kāi)血盆大嘴,并產(chǎn)生一股強(qiáng)大的吸力,快速地將獵物納入口中。通常,一種魚(yú)類(lèi)要么具有強(qiáng)大的咬合力,要么就是吞噬速度極快,極少有兩者兼?zhèn)涞模囀萧~(yú)就是這個(gè)特例。

此外,鄧氏魚(yú)還是脊椎動(dòng)物史上咬合力最強(qiáng)的動(dòng)物之一。從骨骼模擬得知,一條長(zhǎng)10米、重4噸的大型鄧氏魚(yú)的鋒利齒板能夠在單位面積內(nèi)產(chǎn)生極高的咬合力,這些力量集中在齒尖的一小塊面積,相當(dāng)于6噸/平方厘米??v觀現(xiàn)生物種中,普通的美洲鱷的單位面積咬合力最為強(qiáng)大,可達(dá)963千克/平方厘米,鯊魚(yú)約136千克/平方厘米,人類(lèi)約77千克/平方厘米,拉布拉多犬約57千克/平方厘米,這些都不足以與鄧氏魚(yú)相提并論了。

如此強(qiáng)大的單位面積咬合力使鄧氏魚(yú)能咬破、咬碎堅(jiān)硬的物體,譬如鸚鵡螺和菊石,對(duì)它都是小菜一碟??v使是鯊魚(yú),在鄧氏魚(yú)強(qiáng)大的咬合力前也將不堪一擊。鄧氏魚(yú)稍微用力一咬,鯊魚(yú)就會(huì)隨之?dāng)喑蓛山亍M固啬崽亻_(kāi)玩笑說(shuō):“如果鄧氏魚(yú)的咬合力在水中四散,它的力度甚至能把鯊魚(yú)震出水面。”鄧氏魚(yú)捕食這些游動(dòng)的、堅(jiān)硬的獵物自然需要高速有力的咬合力,這個(gè)需求恰好符合威斯特尼特的模型數(shù)據(jù),再次證明了鄧氏魚(yú)確實(shí)是脊椎動(dòng)物史上最頂尖的捕食者之一。


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