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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)


鄧氏魚可能是恐魚類中的登峰造極者,它出現(xiàn)在晚泥盆世,這段時(shí)間正是盾皮魚綱發(fā)展到極致,并高度特化之時(shí)。鄧氏魚最長達(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,鄧氏魚能夠像一臺(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、菊石、鯊魚,甚至包括同類。其中的甲殼動(dòng)物雖然都有幾丁質(zhì)的外骨骼來保護(hù)自己,看似堅(jiān)固,但在鄧氏魚面前仍然不堪一擊,只聽見“咔吧”一聲,精美的鎧甲就全被壓碎了,柔軟的肉體被鄧氏魚吞進(jìn)肚子,成為一頓高蛋白的營養(yǎng)餐。

鄧氏魚可能還是一個(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)源于在一些鄧氏魚化石上發(fā)現(xiàn)有回吐的、半消化的魚類遺骸。不過,世間萬物有利就有弊,有得就有失。鄧氏魚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,鄧氏魚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)過早。

長期以來,有的古生物學(xué)者認(rèn)為鄧氏魚可能會(huì)面臨來自鯊魚的攻擊,時(shí)值鯊魚剛踏上演化之路,它們體型小,行動(dòng)敏捷,如果群起而攻之,鄧氏魚可能難以支撐。這個(gè)假想也許是受了現(xiàn)生鯊魚群圍攻鯨魚的啟發(fā),但鄧氏魚絕非善茬,又不是憨憨厚厚的須鯨,豈會(huì)束手就擒?所以鯊魚群與鄧氏魚的戰(zhàn)況暫且還是未知數(shù)。不過,如果讓鄧氏魚與鯊魚單挑的話,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)鄧氏魚的研究,徹底震住了普羅大眾。當(dāng)年,美國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)常被用來測(cè)試魚類頭骨功能,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類中選擇了鄧氏魚為模板,制作了精巧的生物力學(xué)模型,然后運(yùn)用工程學(xué)原理來分析鄧氏魚對(duì)外界刺激所作出的反應(yīng)。

威斯特尼特對(duì)一條長6米、重1噸的鄧氏魚之顱骨、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)”。

通過模擬得知,這種平面四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,對(duì)鄧氏魚張開頜部這一動(dòng)作具有高速傳動(dòng)作用,從而產(chǎn)生一個(gè)快速的擴(kuò)張的過程,類似于現(xiàn)生魚類的攝食過程。鄧氏魚從開啟嘴巴到嘴巴張到最開這個(gè)過程僅需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)生魚類。

也就是說,在短短的1/50秒內(nèi),鄧氏魚就可以張開血盆大嘴,并產(chǎn)生一股強(qiáng)大的吸力,快速地將獵物納入口中。通常,一種魚類要么具有強(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~就是這個(gè)特例。

此外,鄧氏魚還是脊椎動(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10米、重4噸的大型鄧氏魚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,鯊魚約136千克/平方厘米,人類約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相提并論了。

如此強(qiáng)大的單位面積咬合力使鄧氏魚能咬破、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,在鄧氏魚強(qiáng)大的咬合力前也將不堪一擊。鄧氏魚稍微用力一咬,鯊魚就會(huì)隨之?dāng)喑蓛山?。威斯特尼特開玩笑說:“如果鄧氏魚的咬合力在水中四散,它的力度甚至能把鯊魚震出水面。”鄧氏魚捕食這些游動(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),再次證明了鄧氏魚確實(shí)是脊椎動(dòng)物史上最頂尖的捕食者之一。


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