研究表明霸王龙等肉食恐龙的前肢缩短与头骨增强密切相关,头部取代前肢成为主要攻击武器。
霸王龙那对与庞大身躯极不相称的迷你前肢,长期以来既是流行文化的调侃对象,也是古生物学的一个未解之谜。伦敦大学学院和剑桥大学的研究团队通过对82种兽脚类恐龙的系统分析,为这一演化问题提供了定量解答。
研究发现,多组肉食恐龙的小型前肢并非独立演化的偶然事件,而是与头骨和颌部的强大化存在紧密关联。研究发表于《Proceedings of the Royal Society B》,首次通过量化方法证实了长期以来的推测:当恐龙的头部变得足够强壮,足以独立完成捕猎和攻击任务时,前肢就变得多余了。
研究团队开发了一套全新的量化方法来评估头骨的坚固程度,综合考量骨骼连接紧密度、头骨形态和咬合力等多个指标。霸王龙在这一指标上得分最高,其次为Tyrannotitan。数据显示,前肢缩短并非整体体型增大的副产品——体长仅相当于霸王龙五分之一的Majungasaurus(约1.6吨)同样拥有粗壮头骨和细小前肢,说明头骨力量而非体型才是关键驱动因素。
第一作者Charlie Roger Scherer指出,随着猎物体型不断增大,特别是巨型蜥脚类恐龙的出现,捕食策略发生了根本性的转变:头部取代前肢成为主要的攻击方式。这本质上是一个"用进废退"的过程。当颌骨的力量足以撕裂猎物时,用于抓握的前肢在演化压力下逐渐萎缩。
研究识别出五个独立演化出前肢缩短特征的恐龙类群:暴龙科、阿贝力龙科、鲨齿龙科、巨齿龙科和角鼻龙科。有趣的是,不同类群的前肢缩短方式各不相同,阿贝力龙科主要缩短的是手部和前臂下半部分,而暴龙科则是各部位以相近速率同步缩短,体现了趋同演化中的不同实现路径。