2017年9月9日 星期六

古生物檔案09─帝王肌鱷

帝王肌鱷(Sarcosuchus imperator)復原模型。Credit: Staab Studios.

學名:Sarcosuchus imperator

涵義:源自希臘文字首「肌肉」與拉丁字尾「鱷魚」

生存年代:白堊紀阿勒布階,距今約1.12億年前

發現地點:北非

體型:身長約12公尺,體重約8公噸

在許多古代文明中,鱷魚一直是強壯與力量的象徵。在古埃及鱷魚甚至被當成神祉崇拜,鱷魚神索貝克(Sobek)正是拉丁字「Suchus」的語源。相較於在近代生存於北非的尼羅鱷(Crocodylus niloticus)與西非鱷(Crocodylus suchus),在距今約1.12億年白堊紀有一種巨大的鱷魚能讓其相形見絀,龐大的身軀使牠們甚至很可能獵捕恐龍為食。

帝王肌鱷(Sarcosuchus imperator)是目前已知體型最為龐大的一種鱷魚之一。嚴格說起來,其實肌鱷並不屬於我們今天所認知的鱷目(Crocodylia),只能說是現今鱷魚的遠房親戚,但如果廣泛地把鱷形類(Crocodyliformes)包含在內的話,肌鱷的體型可能無人能出其右。
陳列於法國巴黎國立自然史博物館的帝王肌鱷標本頭骨特寫。注意其眼眶的位置以及吻部末端的凹陷處。Credit: LadyofHats. Wikimedia commons.

在二次大戰後,法籍古生物學家杜勒拉宏(Albert-Félix de Lapparent)在率領了數次的薩哈拉沙漠遠征隊中從厄拉茲組(Elrhaz Formation)帶回了數塊碎裂的頭骨、脊椎、鱗甲以及散落的牙齒,研究了這些素材的古生物學家布昂(France De Broin)認為這些標本很可能來自於一種未知的長吻鱷魚。1964年,另一具近乎完整的頭顱骨從同屬於厄拉茲組地層、位於尼日北方的葛杜法羅(Gadoufaoua)地區出土並直接被運回了法國巴黎。這件巨大的鱷魚頭骨立刻引起了布昂與塔可(Philippe Taquet)的注意,並在之後被命名為帝王肌鱷。但是除了頭骨與其他零星的化石之外,當時的科學家們對於肌鱷的解剖特徵仍無法有更進一步的了解。
帝王肌鱷目前已知的骨骼復原圖。Credit: Sereno P. et al.

直到1997年至千禧年間,由賽利諾(Paul Sereno)領軍與國家地理學會資助的遠征隊才由更多從厄拉茲組出土的化石中找到更多屬於帝王肌鱷的化石標本,這次不只有更多身體其他部分的骨骼,甚至更有不同生長階段的頭骨以供比對,這才使得我們當今能夠對於這種驚世巨鱷有更多的認識。
雄性恆河鱷的頭部特寫,牠們的吻部末端有個明顯的球狀腫塊。Credit: Wikimedia commons.

根據肌鱷的頭顱骨顯示,牠們的眼窩位於頭部略朝上緣的位置,這個構造有利於牠們浸泡在水中時觀察岸邊的獵物。如果仔細觀察帝王肌鱷的頭顱骨,除了牠長而巨大的吻部,最令人注目的莫過於吻部末端的有個壺狀的凹陷處,這個特徵相當類似於雄性恆河鱷(Gavialis gangeticus)吻部末端的球狀腫塊。然而,所有的帝王肌鱷都擁有這個特徵,這顯示它並非做為性擇的工具,目前對於這個特徵的實際功能仍不清楚,也許這個孔槽容納了增強嗅覺感官的組織器官、或者做為發聲功能共鳴之用。
全尺寸的帝王肌鱷模型與人類的體型比較,圖中二人為保羅賽利諾(Paul Sereno)及其子馬克思(Max)。Credit: Staab Studios.

此外,帝王肌鱷身上的鱗甲從頸部到尾巴中段呈現薄板狀不中斷的連續面,不同於當今現存的鱷魚,這個特徵顯得相當原始,同時也出現在許多基礎的鱷形類物種身上。賽利諾藉由肌鱷軀體上的骨板薄片推測出他們的生長模式,根據一件體型約成年大小80%的亞成體標本,他們找到了多達40條的生長輪,由此推估成年的帝王肌鱷如果要達大最大的體型很可能得花上50至60年的時間,同樣的生長模式也在其他已滅絕的巨型鱷魚身上被觀察到。
即使是像帝王肌鱷這樣的巨型鱷魚還是偶爾可能會與當地的大型棘龍科恐龍─似鱷龍(Suchomimus)競爭。Credit: Raúl Martín.

不同於恐鱷(Deinosuchus)以及普魯斯鱷(Purussaurus)等巨型的鱷魚,布蘭科(Rudemar Ernesto Blanco)等人在研究了各種現今鱷魚的身體特徵而得到的「死亡翻滾係數」("Death roll" capability indicator)顯示帝王肌鱷可能無法像前述兩者和當今大多數的鱷類一般使出「死亡翻滾」以翻轉身軀來扭下獵物身上的肉。所以帝王肌鱷很可能與其他我們所熟知的鱷魚有著截然不同的狩獵模式。

在早白堊紀的北非有著豐富的河域生態系,甚至還有許多體積比人類還大的淡水魚類,除了帝王肌鱷以外,還有至少兩種截然不同的鱷形類享有不同的生態棲位,各種植食性恐龍漫步在潮濕的內陸河流域間。儘管有著豐富的生態資源,帝王肌鱷可能偶爾還是需要與大型的棘龍科(Spinosauridae)恐龍─似鱷龍(Suchomimus)競爭。


References:

Sereno, Paul C.; Larson, Hans C. E.; Sidor, Christian A.; Gado, Boubé (2001). "The Giant Crocodyliform Sarcosuchus from the Cretaceous of Africa". Science. 294 (5546): 1516–9. Bibcode:2001Sci...294.1516S. PMID 11679634. doi:10.1126/science.1066521.

Buffetaut, E.; Taquet, P. (1977). "The Giant Crocodilian Sarcosuchus in the Early Cretaceous of Brazil and Niger" (PDF). Palaeontology. 20 (1).

Blanco, R. E.; Jones, W. W.; Villamil, J. N. (2014-04-16). "The 'death roll' of giant fossil crocodyliforms (Crocodylomorpha: Neosuchia): Allometric and skull strength analysis". Historical Biology. 27 (5): 1. doi:10.1080/08912963.2014.893300.

2017年9月4日 星期一

地獄怪客

在地球經歷過的五次大滅絕中,其中最具毀滅性、且規模最大的莫過於二疊紀與間三疊紀大滅絕事件(Permian-Triassic extinction event, P-Tr)。在這次大滅絕之後,一群被稱之為主龍形下綱(Archosauromorpha)的動物逐漸地從大災變後取得了主導權。這些爬行動物最早發源於二疊紀,並在大滅絕事件後達到高度的多樣性。在這個演化支當中包含了主龍類(Archosaurs)以及與其享有最近共同祖先的一群動物,而主龍類正涵蓋了我們最熟知的鱷魚和恐龍。
滇瓦組當中找到的散亂骨骼與印度犄角龍(Shringasaurus indicus)的骨骼復原圖。Credit: Sengupta S. et al.

印度的古生物學家暹布達(Saradee Sengupta)最近從中央邦(Madhya Pradesh)滇瓦組(Denwa Formation)數具散亂的骨骼中描述了一種奇特的動物。這些凌亂的骨架至少辨識出了七個處於不同生長階段的個體,其中的六具個體顱頂上方長著一對宛如惡魔的犄角,而體型最大、且保存最完整個個體卻缺乏這對犄角,這個獨特的特徵過去在主龍形下綱的演化支當中只有在恐龍身上發現過。
過去不曾在恐龍以外的主龍形演化支當中發現過顱頂角飾的特徵,科學家推測這對角可能是性擇的工具。Credit: Gabriel Lio.

暹布達等人將這個物種命名為印度犄角龍(Shringasaurus indicus),屬名取自梵文的「犄角」(Śṛṅga),並加上希臘文字尾的「蜥蜴」(sauros);而種小名則代表發現地印度。犄角龍有個長而粗壯的脖子,肩部的神經脊相對突出,四肢也相當壯碩,唯獨尾巴稍微短了點,活像是1960年代電影《失落的世界》(The Lost World)當中出現的怪獸。
《失落的世界》電影劇照。Credit: 20th Century Fox.

犄角龍身長大約三到四公尺,以當時陸棲動物的標準來說相對是比較巨大的。對比於牠們龐大的軀體,犄角龍的頭部短小,吻端呈現圓弧狀,從牠們的牙齒型態顯示犄角龍是一種植食動物。

對於頭頂上的那對犄角,暹布達等人認為印度犄角龍很可能是雌雄二型性的動物,她們假設長有頭角的雄性犄角龍很可能會以頭角彼此展示、鬥爭,就如同今日馴鹿或山羊等哺乳動物一般做為性擇的特徵,擁有較大頭角的個體則較有可能在這些競爭中勝出,而體型較大的雌性犄角龍則可能僅具有較小的頭角或不帶有任何的頭角。

根據文章中的分類,印度犄角龍是怪龍類(Allokotosauria)家族當中的成員。怪龍類是主龍形下綱當中一支分化的早期演化支,包含了各種特徵歧異度相當高的一群植食動物。生存於三疊紀中期,並在進入侏儸紀之前完全滅絕。牠們廣泛的分佈在亞洲、非洲、北美與歐洲,當時的大陸是整個連成一塊的超級古大陸,使得這些動物能夠四處的遷徙。
大型植食動物犄角龍的發現,有助於了解在恐龍正式統治陸地之前的生態系的多樣性。Credit: Gabriel Lio.

印度犄角龍的發現為我們帶來了許多對於三疊紀時期生物相的洞見,顯示了這些生態系在經歷了大滅絕之後的復原狀況。當然犄角龍也免不了面臨另一次在三疊紀末期的大滅絕,而將大型植食動物的寶座讓位給牠們倖存下來的近親─恐龍。

References:

Saradee Sengupta, Martín D. Ezcurra and Saswati Bandyopadhyay. 2017. A New Horned and Long-necked Herbivorous Stem-Archosaur from the Middle Triassic of India. Scientific Reports. 7, Article number: 8366. DOI: s41598-017-08658-8

Ezcurra MD. 2016. The phylogenetic relationships of basal archosauromorphs, with an emphasis on the systematics of proterosuchian archosauriforms. PeerJ 4:e1778. DOI: 10.7717/peerj.1778

2017年8月26日 星期六

隱形獵手

傷齒龍類(Troodontid)是一群生存與亞洲與北美洲的小型掠食者,牠們與鳥類和馳龍類(Dromaeosaurid)曾享有一個共同的祖先,所以牠們腳上的第二趾也和恐爪龍(Deinonychus)一樣有著勾狀的「恐怖之爪」。與牠們兇殘的近親馳龍類不同的是,傷齒龍的上顎前排牙齒的排列相較於後排的牙齒來得更緊密,同時他們也比馳龍類擁有更多的牙齒。這些恐龍也以牠們聰明的智力而為人所知,牠們大腦與身體的比例甚至不亞於今日的許多鳥類。
北美晚白堊紀的傷齒龍類在過去幾乎都會被歸類為美麗傷齒龍(Troodon formosus)。Credit: Discovery Channel, from Dinosaur Revolution.

儘管傷齒龍(Troodon)是北美最早被命名的幾種恐龍之一,卻也因此在有著錯綜複雜的分類史。「傷齒龍」這個名稱最早僅來自於一顆出土於裘德河組(Judith River Formation)的牙齒化石,並且被歸類為一種蜥蜴所有,直到1901年才由諾普查男爵(Franz Nopcsa)改歸類為恐龍的一種。起先傷齒龍曾被丟入肉食恐龍的大雜燴─斑龍科(Megalosaurid),之後卻又陰錯陽差地被當成了厚頭龍類(Pachycephalosauria)的代名詞,而這樣錯誤的分類還延續了數年之久。

而被歸類為美麗傷齒龍(Troodon formosus)這個物種的標本更涵蓋了所有北美大陸從坎帕階(Campanian)到馬斯垂克階(Maastrichtian)的傷齒龍類化石而沒有嚴謹的分類,以至於出現在時間尺度和地緣關係上相差甚異的傷齒龍類都被稱之為「美麗傷齒龍」的怪現象。

面對這樣的情況,最近刊載於《加拿大地球科學學報》(Canadian Journal of Earth Sciences)的一篇文章重新梳理了亞伯達省恐龍公園組(Dinosaur Park Formation)一些傷齒龍類群標本的分類狀況。在內文中,作者建議恢復舊有的細爪龍屬(Stenonychosaurus)來稱呼恐龍公園組出土的美麗傷齒龍。
羅素(Dale Russell)在80年代假想的智慧物種─「恐龍人」。Credit: Dale Russell and Ron Seguin.

而細爪龍這個物種正是過去普羅大眾對於「傷齒龍」形象建構的來源,在1980年代,古生物學家羅素(Dale Russell)甚至還根據這種聰明伶俐的小恐龍創造出了假想的「恐龍人」(Dinosauroid)!

除此之外,該文中還描述了另一種新種的大型傷齒龍類─麥氏潛獵龍(Latenivenatrix mcmasterae)。屬名由拉丁語的「latens」和「venatrix」組合而成,意即「潛藏的女獵戶」,種小名則獻給了本文作者范德瑞特(Aaron J. van der Reest)的母親琳恩(Lynne McMaster)。
新發現的麥氏潛獵龍(Latenivenatrix mcmasterae)是目前已知體型最巨大的傷齒龍類。Credit: Julius Csotonyi.

潛獵龍是目前已知最大型的傷齒龍類,模式標本CMN 12340最早由羅素所描述,並且歸納為傷齒龍的一部分。根據測量,潛獵龍的身長可達3.5公尺左右,這使得牠成為目前已知體型最為巨大的傷齒龍類,而且還大於一些同樣出土於恐龍公園組的馳龍類,如:馳龍(Dromaeosaurus)與蜥鳥盜龍(Saurornitholestes)。如此巨大的體型很可能使得潛獵龍在恐龍公園組生態系中與細爪龍等較小型的同類扮演著截然不同的角色。

References:

van der Reest, A. J.; Currie, P. J. (2017). "Troodontids (Theropoda) from the Dinosaur Park Formation, Alberta, with a description of a unique new taxon: implications for deinonychosaur diversity in North America". Canadian Journal of Earth Sciences: 919–935. doi:10.1139/cjes-2017-0031.

2017年8月18日 星期五

Misfits?

自第一種恐龍被科學描述至今已近兩個世紀之久,從理查歐文爵士(Richard Owen)將他們稱之為「恐怖的蜥蜴」;到奧斯壯(John Ostrom)的溫血恐龍說開啟了「恐龍文藝復興」(Dinosaur renaissance)、再到20年前中國遼寧出土的第一具帶羽毛恐龍化石標本……

這段漫長的旅途中,科學家們逐步地建構起了恐龍的族譜,以便有系統的窺探牠們演化的歷程;隨著那些令人驚嘆的美麗標本與無法被現有分類法歸類的化石出土,這片大地總是不斷地提醒著人們,我們這兩個世紀以來,對於恐龍的理解也僅僅不過是滄海一粟,永遠有更多、更大的謎團等著人們去探索,誠如文豪馬奎斯(Gabriel García Márquez)所言:「世界太新,很多事物還沒有名字,必須伸手去指。」
迭戈蘇亞雷斯智利龍(Chilesaurus diegosuarez)復原模型。Credit:  Lu Feng Shan.

迭戈蘇亞雷斯智利龍(Chilesaurus diegosuarez)便屬於這樣的例子。這種生存於距今約1億4500萬年前晚侏儸紀提通階(Tithonian)的小型恐龍大約只有現今一隻大型犬般的體型。2004年被7歲大的小小探險家蘇亞雷斯(Diego Suárez)發現,當時他正和他身為地質學家的父母親在艾森大區(Aysén Region)採集樣本。蘇亞雷斯也許當時沒有想到,這種看似平凡的小型恐龍身上竟有著極其怪異的混合型解剖構造,將令古生物學界大為驚嘆!
標本號SNGM-1935的智利龍下顎。Credit: F. E. Novas et al. (2015)

2015年研究智利龍的古生物學家諾瓦斯(Fernando Novas)在其文中描述了牠錯綜複雜的身體型態:智利龍具有喙狀的吻部,鋸葉狀的牙齒顯示他是一種植食性恐龍,這個特徵很類似同時期一些基礎鳥臀類(Ornithischia)的植食性恐龍。牠的肩胛骨是細長且兩端末梢有明顯的擴張,這是獸腳類恐龍中鳥吻類(Averostrans)基群的特徵之一;但智利龍的鳥喙骨(coracoid)形狀很接近四邊形,周邊角度較為圓弧狀,卻又明顯缺乏獸腳類恐龍應有的特徵。智利龍的前肢相當壯碩,相當類似蜥腳形類(Sauropodomorpha)恐龍,前肢長度佔後肢比例的56%;此外,牠前肢的第三趾已經萎縮退化。

智利龍的腸骨末端有明顯的增大,這是獸腳類恐龍身上的常見特徵。恥骨椎根(pubic pedicle)有增長的跡象,這樣的特徵經常出現在植食性的蜥腳類、鳥臀類和鐮刀龍類(Therizinosaurid)身上;向後延伸的恥骨很像基礎的鳥臀類恐龍,這樣的特徵也出現在虛骨龍類(Coelurosauria)等比較進階的獸腳類恐龍身上,如:鐮刀龍、馳龍類(Dromaeosaurid)與近鳥類(Paravians)當中。

面對這些混雜的解剖特性,諾瓦斯等人將智利龍歸納在獸腳類恐龍當中靠近堅尾龍類(Tetanurae)基幹類群的位置上。但是將智利龍放置在基礎堅尾龍類的位置上又違背了幾個明顯屬於虛骨龍類才出現的進階特徵。另外也無法解釋那些類似於基礎鳥臀類、蜥腳形類恐龍的合併特徵。
具有多種混合特徵的智利龍。Credit:  Lu Feng Shan.

對於上述這些矛盾之處,近日英國的古生物學家巴隆(Matthew Baron)與巴雷特(Paul M. Barrett)兩人提出了另一種看法。相較於把智利龍當成是一種怪異的獸腳類恐龍,巴隆等人認為智利龍很可能其實是連結基礎鳥臀類恐龍和獸腳類恐龍的重要關鍵!

說到這,前面才零零總總列了一大堆令人費解的解剖特徵,現在又要談起鳥臀類恐龍與獸腳類恐龍之間的關係恐怕又讓許多讀者冒出更多的疑問吧?鳥臀類恐龍不是在親緣上距離獸腳類恐龍最遠嗎?

這時就不免要提醒一下,不知道是否還有人記得巴隆等人的新假說呢?其實在今年稍早在他們發表的文章中提出了一種新的看法,他們解構了傳統以骨盆作為依據特徵的分類形式,即:將恐龍分為蜥臀類與鳥臀類兩大類的傳統模式。並比對了多種早期恐龍與恐龍形類(Dinosauriformes)的解剖特徵提出了新的分類假說。在這個假說中,他們將鳥臀類恐龍與我們熟知的獸腳類恐龍並列為姊妹類群,並且建議恢復了舊有的鳥腿類(Ornithoscelida)來描述這個演化支。並將另一群早期的肉食性恐龍─艾雷拉龍類(Herrerasaurid)與蜥腳形類整併為另一個演化支,即現在的蜥臀類。

而他們認為這個無論如何都無法被適當歸類的迭戈蘇亞雷斯智利龍正是佐證這項假說可能的關鍵!在他們的分析下,智利龍不再屬於基礎的堅尾龍類,而是屬於基礎鳥臀類恐龍與獸腳類恐龍分化後的一個未知的早期演化支,如此才解釋了為何會有這麼混雜的解剖特徵同時出現在智利龍身上。
同樣也具有角質喙的植食性獸腳類─難逃泥潭龍(Limusaurus inextricabilis)。Credit: Levi Bernardo. Gallery, CC BY 3.0, wikimedia commons.

如果巴隆等人的假說成立,那麼未來我們或許可以回頭檢視那些分類上有疑慮、或者帶有基礎鳥臀類特徵的獸腳類恐龍,例如:早侏儸紀目前被分類為鐮刀龍超科的峨山龍(Eshanosaurus),以及同樣也帶有角質喙的植食性獸腳類─泥潭龍(Limusaurus)。

References:

Baron M. G, Barrett P. M. (2017), A dinosaur missing-link? Chilesaurus and the early evolution of ornithischian dinosaurs. Biol. Lett. 13: 20170220. doi:10.1098/rsbl.2017.0220.

Novas, F.E., Salgado, L., Suarez, M., Agnolín, F.L., Ezcurra, M.D., Chimento, N.R., de la Cruz, R., Isasi, M.P., Vargas, A.O., and Rubilar-Rogers, D. 2015. An enigmatic plant-eating theropod from the Late Jurassic period of Chile. Nature 522: 331-334. doi:10.1038/nature14307

2017年8月5日 星期六

重裝上陣

相信熱愛恐龍的各位應該都已經看到幾個月前在媒體上看過那頭保存狀況近乎完美的結節龍(Nodosaurid)化石了吧!這具驚人的標本是由礦場工人紹恩芬克(Shawn Funk)於2011年在亞伯達省麥克墨雷堡(Fort McMurray)北方約30公里處的千禧礦場(Millennium Mine)所發現。並由皇家泰瑞爾博物館(Royal Tyrrell Museum)的技術員馬克米契爾(Mark Mitchell)耗時五年才將這頭恐龍以如此驚人的面貌將其從岩石中解放出來。
保存完好的模式標本TMP 2011.033.0001。Credit: Royal Tyrrell Museum.

現在這頭恐龍在稍早前已經被正式的被科學描述,並被確認為一個新的物種─米契爾北盾龍(Borealopelta markmitchelli)。屬名由拉丁文的「北方」(borealis)和希臘文的「盾牌」(pelta)命名而來,藉此描述其出土的地點與被完整保存下來像盾牌般的骨板。種小名則獻給了鍥而不捨將其從岩層中使牠其重見天日的技術員馬克米契爾。

這具標本保存了完整的頭部、頸部、大部分的軀幹和骶骨以及一對近乎完整的前肢,骨板(Osteoderm)的結構與軟組織也一併被封存至今,其年代鑑定大約是在早白堊紀的阿普第階(Aptian)。有趣的是,北盾龍出土的地層清水組(Clearwater Formation)是個海相地層,過去發現過不少蛇頸龍或魚龍一類的海洋生物,所以這頭倒楣的北盾龍很可能是因為遭遇洪水,而被一路帶到海床並且快速地被掩埋於此。
遍佈骨板的北盾龍,如此高度的保存狀況堪稱藝術品。Credit: Royal Tyrrell Museum.

結節龍是一群發跡於侏羅紀晚期,並生存直到所有非鳥類恐龍一併滅絕才消失的一類裝甲恐龍。牠們全身遍佈骨板,且發展出寬闊的骨盆以支撐其身體的重量,可以說是恐龍世界中的裝甲車。跟牠們的近親甲龍類(Ankylosaurid)不同的是,牠們的尾巴末端並不具備有防禦用的尾垂。但牠們與甲龍類享有類似的生態棲位,並以低矮的植物為食。雖然當時全球都可以找的到結節龍一族的蹤跡,但相較於牙齒特化更為進步的鴨嘴龍類(Hadrosaurid),結節龍礙於攝取食物來源較為單一的緣故,而顯得在數量和種類上不及於其他的植食性恐龍。
藉由化學方式還原的北盾龍假想復原圖。Credit: Julius Csotonyi.

即使是像犀牛般大小、且全副武裝的米契爾北盾龍很可能也具備有反隱蔽(countershading)的體色來躲避其他兇殘的大型掠食性恐龍。雖然科學家們並未能在這具標本上找到黑色素體以重建牠原來的樣貌,但古生物學家亞可維爾(Jakob Vinther)等人仍嘗試著使用化學的方法,以黑色素體分解後沉積在化石角質鞘與表皮上的分子還原其可能的體色。結果顯示,米契爾北盾龍身上可能披著鐵鏽般的紅棕色,並隨著靠往腹部與身體側緣的部分逐漸變淡,這次的研究同時也是首次嘗試對如此大型的恐龍做出著色還原。


References:

Brown, C.M et al. An Exceptionally Preserved Three-Dimensional Armored Dinosaur Reveals Insights into Coloration and Cretaceous Predator-Prey Dynamics. Current Biology. doi:10.1016/j.cub.2017.06.071.

2017年5月7日 星期日

古生物檔案08─薩氏食肉牛龍

薩氏食肉牛龍(Carnotaurus sastrei)。Credit: Vlad Konstantinov.

學名:Carnotaurus sastrei
   

涵義:源自拉丁文「肉食的公牛」
 
生存年代:白堊紀馬斯垂克階,距今約7200至6990萬年前
 
發現地點:阿根廷
 
體型:身長約8公尺,體重約1.35公噸

1985年,阿根挺的古生物學家荷西波拿巴特(José Bonaparte)在丘布特省(Chubut)的柯洛尼亞組(La Colonia Formation)發現了一具極為完整的標本,這具標本不僅頭部完整的被保留了下來,連帶身軀、前肢都近乎完好無缺,雖然遺失了大部分的尾部脊椎與後肢骨骼,但殘留的皮膚印痕讓人大為驚嘆,只可惜在清理時破壞了部分面部的皮膚印痕。
台北市立木柵動物園教育中心展示的食肉牛龍全身骨架。Credit: Taipei Zoo.

這件標本屬於一種極為特殊的獸腳類恐龍,牠有一對短到完全不成比例的前肢,比北美洲的霸王龍(Tyrannosaurus)更為誇張,這種恐龍的前肢退化到完全失去功能;此外,牠的面部相當地短,像隻鬥牛犬,頭上還長了一對犄角,簡直就是從地獄走出來的惡魔。波拿巴特將這種古怪的肉食恐龍命名為「食肉牛龍」(Carnotaurus),多虧了牠獨特的外型,使得食肉牛龍得以在迪士尼的動畫電影當中擔任反派角色,雖然在現實中牠的體型要比電影裡要小的多。
迪士尼動畫電影中的食肉牛龍。Credit: Walt Disney Pictures.

從食肉牛龍獨特的脊椎構造,顯示這種動物的體型相當地精壯、緊實。牠有一對修長的腿,上面附著著相當誇張的肌肉組織連接到尾部。不同於其他大多數的獸腳類恐龍,食肉牛龍的尾部構造相當獨特,尾椎上的橫突呈現V字型,雖然這樣的構造使得食肉牛龍的尾巴變得僵硬缺乏彈性,但自股骨延伸而來的大量肌肉能夠增加其短距離的衝刺能力。根據推測,這隻長達8公尺長的巨大肉食恐龍全力狂奔起來的速度甚至可以達到時速48至56公里!
食肉牛龍的尾部脊椎,注意V狀的橫突,此處是肌肉附著的地方。Credit: W. S.  Persons et al.

雖然頭上的犄角是個令人注目的特徵,不過目前仍不知道牠們真正的用途,這對犄角上面可能附著著角質構造,使得牠們看起來更為醒目,以作為物種間辨識之用。當然也可能食肉牛龍有著我們截然不知的捕食策略來使用這對犄角。

牠們的頭部相當短小而寬厚,具備了一定程度上的立體視覺。同時,食肉牛龍的雙顎以結構來說咬合力可能並不太大,口腔內佈滿了大量帶著鋸齒狀邊緣的牙齒。重建過後的臉部肌肉顯示,食肉牛龍能夠快速地閉合上下顎,並藉此快速地撕咬牠的獵物。
食肉牛龍的頭骨,以同樣體型的掠食恐龍來說咬合力可能不算大。Credit: Ghedoghedo. Gallery, CC BY 3.0, wikimedia commons.

在食肉牛龍被發現之初,鮮少有肉食的獸腳類恐龍的皮膚印痕為人所發現,不同於現在大量出土的帶羽恐龍,食肉牛龍的皮膚覆蓋著細小的塊狀鱗片,每塊鱗片直徑大約5釐米。在靠近背部的位置還有鈕狀的隆起物沿著頸部延伸到尾巴,彼此相距8到10公分,並隨著頂部逐漸變大。沒有任何跡象顯示食肉牛龍帶有羽毛,牠們可能是典型外觀像爬行類恐龍的代表。

對比於大家一般比較熟悉北方勞亞大陸(Laurasia)的動物相,岡瓦那大陸(Gondwana)有著截然不同的神祕面貌。當三角龍(Triceratops)一類的頭飾龍類(Marginocephalia)漫遊在北方大陸的同時,南方大陸的巨型蜥腳類(Sauropoda)仍然欣欣向榮;北方的大型掠食者由毛茸茸的暴龍類(Tyrannosauroid)所統治時,南方這裡則是由食肉牛龍這些長滿鱗片、相對原始的阿貝利龍類(Abelisaurid)所佔據。

這些原始的阿貝利龍類前肢仍保有四根指頭,雖然很可能只有中間的第二、三指仍保有指甲。牠們相當短小的前肢銜接在鳥喙骨上,幾乎沒有功能性,如果牠們沒有滅絕而持續演化,很有可能會失去這對像天使翅膀一般的無用雙臂。

References:

Bonaparte, José F.; Novas, Fernando E.; Coria, Rodolfo A. (1990). "Carnotaurus sastrei Bonaparte, the horned, lightly built carnosaur from the Middle Cretaceous of Patagonia". Contributions in Science. Natural History Museum of Los Angeles County. 416

Mazzetta, Gerardo V.; Cisilino, Adrián P.; Blanco, R. Ernesto; Calvo, Néstor (2009). "Cranial mechanics and functional interpretation of the horned carnivorous dinosaur Carnotaurus sastrei". Journal of Vertebrate Paleontology. 29 (3): 822–830. doi:10.1671/039.029.0313.

Persons, W.S.; Currie, P.J. (2011). Farke, Andrew Allen, ed. "Dinosaur Speed Demon: The caudal musculature of Carnotaurus sastrei and implications for the evolution of South American abelisaurids". PLoS ONE. doi:10.1371/journal.pone.0025763.

2017年5月3日 星期三

羽毛嘉年華

雖然目前學界對於鳥類是以何種方式飛向藍天仍爭論不休,但不對稱羽毛絕對是影響鳥類飛行重要的特徵。曾經有段時期,這種不對稱的飛羽被認為是辨別鳥類與非鳥類恐龍之間的界線,隨著新出土的化石,現在我們得知這個過程顯然不如過去所想像的那麼單純。這種像飛羽的不對稱羽毛除了鳥類以外,同時也出現在目前已知與鳥類親緣關係上最接近的馳龍類(Dromaeosaurid)身上。
滕氏嘉年華龍的模式標本與骨骼圖。Credit: Xu Xing et al.

古生物學家徐星今日在《自然通訊》(Nature Communications)期刊上發表了一種帶有不對稱羽毛的傷齒龍類(Troodontid)恐龍,並根據研究資金的贊助商將其命名為「滕氏嘉年華龍」(Jianianhualong tengi)。模式標本DLXH 1218脊柱上的髓弧已經呈現癒合的狀態,顯示這隻恐龍在死亡前應該已經是完全成年的個體。根據測量,嘉年華龍身長約112公分,體型大概不會比一隻吉娃娃大到哪去,算是相當迷你的恐龍。

滕氏嘉年華龍的標本出土於知名的熱河群(Jehol Group),屬於早白堊紀的地層。由於熱河群地質組在形成的過程中被隨著大量活耀的火山活動,許多生物在沉積的過程中被火山灰所覆蓋,使得日後此處出土了許多保存狀況相當驚人的化石標本,包括像嘉年華龍這樣的帶羽毛恐龍。
 「恐怖之爪」是傷齒龍與馳龍類的共有衍徵。Credit: Didier Descouens.  Gallery, CC BY 4.0, wikimedia commons.

根據徐星等人的鑑定,滕氏嘉年華龍屬於傷齒龍家族的成員。傷齒龍類是最接近馳龍類恐龍的一個類群,牠們與馳龍類恐龍在後肢的第二趾上都具有標誌性的「恐怖之爪」,並和鳥類共享有同一個共同的祖先,在許多解剖特徵上也和早期的鳥類頗為近似,所以牠們同時也是作為研究非鳥類恐龍與鳥類之間演化過程當中的重要演化支。侏羅紀莫里遜組(Morrison Formation)的剖齒龍(Koparion)是目前已知最早的傷齒龍類成員,不同於廣泛分布於全世界的馳龍類,目前鮮少有傷齒龍類存在於岡瓦那大陸(Gondwana)的化石紀錄,除了一顆疑似屬於傷齒龍的零星牙齒。
嘉年華龍的蹠部,注意被擠壓的中蹠骨,這是區分傷齒龍與馳龍的重要特徵之一。Credit: Xu Xing et al.

同時牠們也是一群善於奔跑的動物,傷齒龍類中央的蹠骨有明顯被擠壓的跡象,而馳龍類身上並不存在這樣的特徵;相較於肉食性的馳龍類,像嘉年華龍這類的傷齒龍類可能比較偏向雜食為主。此外,這一類恐龍最經常被提起的莫過於牠們驚人的智力,牠們的腦化指數可不亞於今日生存的多數鳥類。
嘉年華龍身上的不對稱羽毛。Credit: Xu Xing et al.

雖然這不是第一次在非鳥類恐龍身上找到不對稱的羽毛,卻是第一次在傷齒龍類身上發現這樣的特徵,這使得這類型態羽毛的出現可能比先前預期地來的更早。
滕氏嘉年華龍的復原圖,看起來就像是隻有著牙齒的雞。Credit: Julius Csotonyi.

具有不對稱羽毛的滕氏嘉年華龍能夠飛行或滑翔嗎?從牠的身體結構上來看答案顯然是否定的。

儘管不對稱羽毛與飛行之間存在著密切的關聯性,但是它的出現當然不是為了飛行而存在的,只能說在各式各樣的帶羽恐龍中,那些身體特質較適合滑翔或能夠有效躲避外在風險的特質在一次又一次的生存競爭被保留了下來,以至於成為了我們今天所看到的樣貌。


References:

Xu, X. et al. Mosaic evolution in an asymmetrically feathered troodontid dinosaur with transitional features. Nat. Commun. 8, 14972 doi: 10.1038/ncomms14972 (2017).