棘龙最新研究论文

棘龙最新研究论文

听说最近棘龙（ Spinosaurus ）又搞了一个大新闻，而且还上了《自然》杂志？

图注：发表在《自然》杂志上的论文

就在几天前，古生物学家在自然杂志上发表了一篇名为《肉食性恐龙水下觅食》（Subaqueous foraging among carnivorous dinosaurs）的论文，给棘龙长时间呆在水中（亲水性）的观点提供了新的化石证据，第一作者是菲尔德自然 历史 博物馆的古生物学家Matteo Fabbri。

图注：Matteo Fabbri（右一）与其他古生物学家在一起，其中左二是易卜拉欣，中间的则是保罗·塞利诺，他们都在棘龙的发现和研究上做出了重要的贡献

其实棘龙下水捕鱼，整天泡在水中的观点并不新颖，当2020年初棘龙的尾巴被发现和公布以后，它喜欢下水并且长时间呆在水中的习性就算是实锤啦，所以这次研究也算是锦上添花，而非颠覆认知。

图注：棘龙的尾椎骨化石

图注：根据发现的化石对棘龙尾部形态的重建

图注：2020版棘龙复原

这一次古生物学家选择的视角是观察恐龙的骨密度，因为在动物之中，通常骨密度越高，就越习惯于生活在水中，相似的情况也出现在鸟类中的企鹅和哺乳动物中的河马等等。

图注：游泳的企鹅

既然想要获得关于恐龙骨密度的材料，那就要切开化石看切面，于是切骨狂魔们的狂欢开始啦。古生物学家一共找到了380只动物的化石和骨骼，而这些动物来自于291种动物，包括了哺乳动物、鸟类和爬行动物。这些动物中就包括了棘龙，此外还有它的两个近亲，一个是似鳄龙（ Suchomimus ），另一个是重爪龙（ Baryonyx ）。

图注：研究中设计的动物骨骼及化石切片，真的是一个庞大的工程

经过切骨、扫描、分析，古生物学家获得了大量的数据。果不其然，棘龙的骨密度高达0.968.，和企鹅差不多，毫无疑问水性很好，是最喜欢呆在水中的恐龙。似鳄龙的骨密度是0.68，看来不喜欢玩水，平时都是像苍鹭一样双脚站在潜水中捕鱼。

重爪龙与似鳄龙外形相近，理应习性相似，可测算得到其骨密度的数据令人震惊，它的骨密度竟然也达到了0.9以上，显然是白垩纪潜水俱乐部的新成员，大部分时间都会呆在水里呢。也正是因为有了这个数据的支持，在论文中关于重爪龙的骨骼图尾部的剪影变得好宽，这在水中就是推进用的“船桨”。

图注：论文中出现的棘龙科动物的骨骼及轮廓

图注：在水中游泳捕鱼的重爪龙

图注：欢迎重爪龙加入白垩纪潜水俱乐部

令人感到意外的不仅有重爪龙，还有许多恐龙的骨密度都让人感到意外，比如哈兹卡盗龙（ Halszkaraptor ）。研究发现，哈兹卡盗龙的骨密度只有0.493，与其他陆生恐龙的骨密度无异，而它可是有“白垩纪小黄鸭”的外号的，所以至少有骨密度上无法支撑她是一种长时间呆在水中并且善于潜水的恐龙。

图注：部分物种的骨密度，你能找到哈兹卡盗龙吗？

图注：哈兹卡盗龙的复原

图注：哈兹卡盗龙游泳的复原

扯远啦，还是回到正题哈！自从棘龙被发现之后，不断有化石证据和研究表明它们是恐龙家族中的另类，是白垩纪的超级渔夫，而随着桨形尾巴、可能带蹼的后肢，氧同位素水平以及本次骨密度的研究，基本上已经可以确定棘龙拥有极高的亲水性，是善于水下互动并且以鱼类为主食的巨型肉食性恐龙。

图注：棘龙真的不折不扣的白垩纪大渔夫啦

排版：江氏小盗龙

图片及相关资料来自网络

棘龙为什么会进化成老鼠

没有哪种恐龙像棘龙这样经历着大起大落，从第一块棘龙化石被发现开始，一个多世纪以来，它的形象不断被重塑，一次次突破我们想象的边界。是什么原因导致我们无法弄清棘龙的真实面貌？棘龙究竟长什么样？棘龙生活在一个怎样的世界中？我们不妨以时间为轴线，去回溯棘龙跨世纪的变身史。

德国贵族与沙漠巨龙

棘龙的发现要追溯到1912年，当时，一位来自德国巴伐利亚的贵族抵达了位于非洲北部的埃及，他就是古生物学家恩斯特·斯特莫。斯特莫壮志踌躇，他预感自己肯定会有重大的发现，于是开始四处收集有用的线索。很快，来自沙漠旅人的故事引起了斯特莫的注意，旅人提到在一个名叫拜哈里耶绿洲的地方，有许多奇怪的石头。根据描述，斯特莫判断这些石头就是恐龙化石！



在埃及考察的恩斯特·斯特莫

斯特莫立即在开罗组织了一支探险队，然后便深入了满眼金黄的撒哈拉沙漠。当探险队到达拜哈里耶绿洲后，斯特莫就在附近的沙漠中找到了裸露在外的巨大化石，这让他兴奋不已。经过一段时间的发掘，化石足足装满了十几个大箱子。探险队不得不找来许多骆驼驮着沉重的箱子走出沙漠，这些箱子被装上轮船，辗转运回了德国。

在德国慕尼黑的博物馆中，斯特莫开始仔细观察和研究这些来自埃及的化石。他从众多破碎的化石中分辨出多个恐龙个体，其中一只恐龙的背椎骨上竟然长出了长长的神经棘，活着的时候应该长着类似背帆的结构。根据这个突出的特点，斯特莫将其命名为棘龙，种名为埃及棘龙。



恩斯特·斯特莫在埃及发现的棘龙的下颌骨、脊柱骨、肋骨化石，这些化石仅是棘龙骨骼的一小部分

在对棘龙的描述中，斯特莫指出这是一种体长可达14米，重达7吨的巨型食肉恐龙，样子就好像长着背帆的斑龙，这便是棘龙的第一形态。棘龙的化石被挂在慕尼黑古生物博物馆的墙壁上供人们参观，所有的化石仅包括了部分下颌骨、一些脊椎骨及肋骨，而这具并不完整的化石是当时发现的唯一一具棘龙化石，人们对于棘龙最初的认知也全部来自于这些化石。

棘龙化石在战火中灰飞烟灭

博物馆是保存化石最安全的地方，但是这种安全也是相对的。当第二次世界大战爆发后，战火席卷了整个欧洲，即便是位于德国腹地的慕尼黑也未能幸免。随着战争的持续，德国开始败退，盟军也开始对德国的城市展开战略轰炸。

斯特莫意识到慕尼黑古生物博物馆中的化石并不安全，于是便要求将化石运往乡村躲避战火，却遭到博物馆馆长的拒绝。博物馆馆长似乎忽略了一件事情，博物馆的对面正是纳粹党巴伐利亚州总部，这里早就列在了盟军轰炸名单之中。



棘龙凭借着庞大的身躯和残暴性格成为邪恶怪兽

1944年4月27日，美国第八航空队的近千架重型轰炸机浩浩荡荡地飞向慕尼黑。当轰炸机飞抵慕尼黑上空时，炸弹如雨点般落下，在城市中四处开花。一枚炸弹不偏不倚，正中慕尼黑古生物博物馆，伴随着爆炸和烈焰，博物馆内保存的珍贵化石一同灰飞烟灭。

如果说地球环境的改变导致了棘龙的灭绝，那么人类的战火让棘龙遭遇了第二次“灭绝”。

好莱坞电影里的恐龙之王

棘龙化石被炸毁之后的半个世纪，人类再也没有找到新的棘龙化石。直到20世纪末，古生物学家才在距离埃及千里之遥的摩洛哥、突尼斯、阿尔及利亚等地突然发现大量的棘龙化石，而这些化石也改变了之前棘龙被设想的样子。

更多化石的发现表明棘龙其实长着长长的嘴巴，与在英国发现的重爪龙是亲戚。棘龙的这次复原参考了重爪龙的结构，背上长着高高的帆状物，这是棘龙的第二形态。

棘龙新化石中最引人瞩目的是一块长98.8厘米的前上颌骨，其所属头骨的完整长度可达1.75米，这条棘龙的长度更是长达18米，体重约10吨。新的化石证明棘龙才是最大的食肉恐龙，古生物学界关于到底谁才是最大食肉恐龙的争论也因为这块前上颌骨的发现告一段落。



虽然棘龙坐上了最大食肉恐龙的宝座，但它依然是一种冷门恐龙，知道棘龙的人其实并不多。直到2001年电影《侏罗纪公园3》上映，电影中，棘龙凭借着庞大的身躯和残暴的性格成为邪恶怪兽，它一出场就打下了主人公乘坐的飞机，之后在陆地和水中对人类穷追不舍。给大家留下最深刻印象的还是棘龙与霸王龙的那场终极决斗，棘龙轻松几招就拧断了霸王龙的脖子，将以暴烈著称的霸王龙踩在脚下，这一幕成为棘龙真正上位的标志！

正是凭借《侏罗纪公园3》的热映，棘龙成了家喻户晓的“明星”，它不但收获了无数的粉丝，还成为恐龙大IP。在这种热潮的影响下，许多博物馆也纷纷推出了棘龙骨架和复原模型展览，但是他们肯定想不到，棘龙的真实模样并非如此。

四肢行走的“伏地魔”

《侏罗纪公园3》创造了我们想要的棘龙形象，但其实很少有人知道，直到此时，棘龙的化石也仅限于头骨、颈椎、背椎及肋骨等部分，未知部分依然很多。

这次为我们解开棘龙谜团的又是一个德国人——尼扎尔·易卜拉欣。易卜拉欣从小就对棘龙着迷，长大之后更是成为古生物学家。2008年，易卜拉欣来到以盛产棘龙化石闻名的摩洛哥，在与一位矿工的闲聊中，他得知有一个地点常能找到化石，在看过化石之后，易卜拉欣确认它们正属于棘龙。2014年，易卜拉欣等古生物学家再次来到摩洛哥，并直奔之前矿工提到的地点。经过挖掘，他们终于发现了一架棘龙化石（编号FSAC-KK 11888），尽管化石并不算太多，但是却保存了近乎完整的后肢部分。这可是第一次发现棘龙的后肢，不过外形完全不同于人们印象中的大长腿，而是又细又短，这便是棘龙的第三形态。

如果不是发现了棘龙的后肢化石，大家恐怕做梦都想不到棘龙原来是四肢行走的。相关研究发表在《科学》杂志上，立即引发轰动。棘龙的形象被彻底颠覆，易卜拉欣还以此证明棘龙具有半水生的游泳能力，它的主要食物是各种水生动物，而非陆地上的恐龙。

长出扁宽鱼尾

终成水中蛟龙

尽管有确凿的化石证据，但是许多古生物学家提出了质疑，他们怀疑易卜拉欣发现的棘龙化石很可能来自多个棘龙个体，其中的后肢属于未成年的棘龙；有的观点更是认为化石根本就不属于棘龙，而是一种与棘龙有着亲缘关系的恐龙。

棘龙的四足形态受到广泛质疑，这让易卜拉欣感到巨大压力。为了证实自己研究成果，他在获得了美国国家地理资助后，于2018年带队重返摩洛哥。经过艰苦的发掘，易卜拉欣的团队得到了几乎完整的尾椎骨及一些脚趾化石。当棘龙的尾椎被按照顺序排列起来的时候，就连易卜拉欣都惊呼：原来棘龙的尾巴是这个样子的！

我们都知道，恐龙一般有长长的尾巴，而且尾巴越往后越细，但棘龙的尾巴则完全不同。棘龙尾椎骨侧向上的神经棘和侧向下的人字骨明显延长，使得棘龙的尾巴出奇扁宽，外形上类似蝾螈或是鳗鱼的尾巴，这样的尾巴肯定是用来游泳的。

为了更好地验证棘龙尾巴的游泳能力，易卜拉欣联系了哈佛大学博物馆的专家，利用仿生机器人和计算机数字建模重建了棘龙尾巴在水中摆动的姿态，然后计算其产生的推力。最终得到的结果是，棘龙尾巴在水中产生的推力相当于霸王龙尾巴的八倍！

2020年4月，《自然》杂志刊登了易卜拉欣关于棘龙最新的研究成果，所有人都被长出鱼尾巴的棘龙惊呆了！易卜拉欣将新发现的棘龙尾椎骨与之前发现的零散棘龙尾椎骨进行了细致对比，证明化石的确来自棘龙；然后再清点所有化石，确认没有重复的，也就说明化石属于同一个棘龙个体。正是靠着细致全面的研究分析，关于棘龙的新研究并没有遭遇到太多质疑，短腿鱼尾的棘龙第四形态也被大家所接受。

长出鱼尾巴的棘龙铁定是要下水的，而且能在水中遨游，它也因此成为已知游泳能力最强的恐龙。古生物学家认为棘龙是一种半水生动物，它们会花大量的时间呆在水中，亲水的生活方式当然是为了吃。其实，当发现棘龙的牙齿和头骨时，古生物学家就已经判断棘龙的主要食物是鱼类，最新的研究则证明棘龙会像大型鳄类一样四肢贴近身体，依靠尾巴推动身体前进，在水下追逐猎物。



利用仿生机器人和计算机数字建模重建了棘龙尾巴在水中摆动的姿态（图片来源/《国家地理》）

棘龙生活在白垩纪时期的整个北非地区，分布面积广泛，种群数量众多。当时的北非河流湖泊遍布，沿海地区还有湿地潟湖，淡水与浅海之中生活着许多体长超过3米的大鱼，这为棘龙提供了充足的食物。爱吃鱼的棘龙占据了鳄鱼的生态位，导致同一环境中的鳄鱼不是体型偏小，就是被迫到陆地上生活。霸占河流浅海的棘龙也顺势退出了陆上霸主的竞争，它们只是偶尔偷袭小恐龙或是吃恐龙的尸体，陆上最强掠食者的宝座则由著名的鲨齿龙独占。

棘龙化石从沙漠中现身，骸骨却毁于人类的战火。当化石再度被发现，便跃上食肉恐龙王宝座。神奇尾椎最终惊现，只能入水变身水中蛟龙。关于棘龙的故事并没有到此结束，棘龙的前肢部分依然缺失，而关于其背帆的作用也尚无定论，它身上的未解之谜还等待着我们在未来揭开。

大型兽脚类肉食龙棘龙的游泳本领如何？

背部有着巨大长棘的棘龙（Spinosaurus ）会游泳吗？这是个有争议的问题，困扰了古生物学家十年之久。大部分棘龙化石记录表明其是一种水生动物，以鱼为食。但当研究人员在2014年提出50英尺长的Spinosaurus aegyptiacus过着水生生活时，他们遇到了相当大的阻力。

加拿大皇家泰瑞尔博物馆的古生物学家Donald Henderson认为，棘龙头重脚轻，能漂浮得相当不错，但这种庞然大物不太可能在水下沉没和追逐猎物。而周三发表在《自然》杂志上的一项新研究表明，棘龙肯定是个游泳高手。得益于2018年年底发现的各种新骨头，研究人员已经能够重建棘龙的尾巴，证实了它是一个游泳高手，能够在水面下操纵和追捕猎物的说法。

"这一发现是对不会飞的恐龙从未入侵水生领域的观点的关键一击，"这项研究的第一作者、国家地理探险家Nazir Ibrahim在一份新闻稿中说。Ibrahim长期以来一直认为棘龙具有不错的水生能力。他表示：“它可能大部分时间都是在水中度过的。”

Ibrahim和他的合作者从Kem Kem遗址中发现了新的棘龙尾骨化石，这是摩洛哥的一个化石地点，他最近称其为 "地球 历史 上最危险的地方"。在2007年和2008年期间，研究人员在Zrigat镇附近的遗址中首次发现了棘龙的部分骨头化石。在2015年到2018年期间，Ibrahim的团队再次回去，在遗址的更大范围内进行了搜索。他们能够找到几乎完整的属于棘龙的尾骨化石，有的骨头化石厚达12英寸（30厘米）。

研究小组推测棘龙的尾巴会帮助它在水中移动。他们通过建立二维模型，并在水中测试，将其与两种已灭绝的陆栖恐龙和两种现代半水生物种--尼罗河鳄鱼和蝾螈--的尾巴进行了比较。

他们发现，棘龙尾巴产生的推力是陆地栖息的恐龙同类的8倍，效率是它们的2.6倍。研究小组的结论是，棘龙的尾巴一定是被用来推动它通过水面，很可能是防止它在漂浮时翻滚。"新的化石证据...........以及关于尾部游泳性能的巧妙实验工作，极大地改变了我们对作为大型陆生食肉恐龙的兽脚亚目恐龙的一切了解，"澳大利亚弗林德斯大学古生物学战略教授John Long说。"我们现在知道它们是一个适应性很强的群体。"

棘龙的家族成员遍布世界各地，在侏罗纪晚期和白垩纪早期的5000多万年里，它们的家族成员都曾被发现。在史前海洋中潜伏着许多庞然大物，包括海洋爬行动物，但直到棘龙在水中生活的说法首次被推测出来之前，还没有任何肉食恐龙被认为是会游泳。

新发现继续改写了我们对恐龙的理解，研究小组认为，新发现表明，它们已经完全入侵了全球各地的水生环境。John Long说，新的数据可能会让研究者们再次审视像可怕的重爪龙这样的脊椎动物，并思考它们在生活方式上是否更像棘龙。