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杰克·曾(Jack Tseng)喜欢咬碎骨头的动物,鬣狗是他的最爱,所以,当古生物学家约瑟夫·彼得森(Joseph Peterson)发现恐龙骨骼化石上有一只幼年霸王龙的牙印时,杰克决定尝试复制这些咬痕,并测量这些幼龙咀嚼的力度 。
去年,杰克和彼得森制作了一个13岁少年霸王龙弯刀形牙齿的金属复制品,把它安装在工程和材料科学中常用的机械测试框架上,并试图用它敲碎一头牛的腿骨 。
根据17次成功的尝试,来匹配化石上咬痕的深度和形状上的咬痕化石,杰克不得不扔掉一些试验,因为周围的新鲜骨跌太多,他认为少年霸王龙可以施加5641牛顿的力,下巴部位之间施加的力度,大约是一只土狼和一只鳄鱼的总和 。
相比之下,成年霸王龙的咬合力约为35000牛顿,而人类的咬合力只有300牛顿 。
之前对幼年霸王龙的咬合力的估计,基于对下颌肌肉的重建,或者根据对成年霸王龙咬合力的数学计算,要少得多,大约4000牛顿 。
为什么这很重要?咬合力测量可以帮助古生物学家了解恐龙或任何灭绝动物生活的生态系统,哪些捕食者足够强大以捕食哪些猎物,以及它们跟其他的哪些捕食者竞争 。
加州大学伯克利分校整合生物学助理教授杰克说:“如果咬合力达到近6000牛顿,那么它们的体重就略有不同了 。通过真正完善我们对幼龙咬合力的估计,我们可以更简洁地把它们放在食物链的一部分,并思考它们如何扮演不同于它们更大的成年父母的捕食者的角色 。”
研究表明,幼年霸王龙虽然还不能像它们30或40岁的父母那样咬碎骨头,但它们正处于练习撕咬技术的阶段,并加强下颌肌肉,以便今后成为成年霸王龙后,牙齿能够适应这样的情况 。
彼得森说:“这实际上给了我们一点度量标准,帮助我们衡量咬力从幼年到成年的变化有多快,也可以用来比较同一时期身体的变化 。”一位是威斯康星大学奥什科什分校的教授问:“它们已经在压碎骨头了吗?”另一位是古病理学家——研究骨骼化石中可见的损伤和畸形的专家回答:“没有,但是他们在刺它 。它能让我们更好地了解它们是如何进食的,吃的是什么 。只是为霸王龙等动物的生活和成长以及它们在生态系统中扮演的角色提供了更多的全貌 。”
杰克、彼得森和北卡罗莱纳州格林维尔东卡罗莱纳大学的研究生香农·布林克(Shannon Brink),将他们的研究成果在杂志上进行发表 。
用恐龙牙齿的金属模型来匹配观察到的咬痕的实验很少见,不是因为恐龙化石上的咬痕很少见,而是因为咬人者的身份很少弄清楚 。
然而,彼得森多年前在蒙大拿州东部的赫尔克里克地层挖掘出的两块恐龙化石被证明是这种实验的理想选择 。其中一个是幼年霸王龙的头骨,脸上有一个愈合的咬痕 。他说:“除了另一头霸王龙,还有什么能咬碎另一头霸王龙并刺穿它的头骨?”和今天的鳄鱼一样,暴龙的行为很粗暴,伤口很可能是在争夺食物或地盘时留下的 。
此外,颅骨上已经愈合的小孔与幼年霸王龙牙齿的大小和形状相同,间距与幼年霸王龙的牙齿间隙相吻合 。幼年霸王龙的牙齿横截面是椭圆形的,更像刀,可能是用来切割和撕裂肉 。成年霸王龙的牙齿横截面是圆形的,更像是用来咬碎骨头的柱子 。无论是幼齿还是成年齿,都可以替换掉掉或断掉的牙齿,当牙窝空了的时候,它们就会出现在下颚 。
彼得森说:“因为颅骨比其他骨头更硬,所以将这些小孔与牛骨上的金属牙齿所做的小孔相匹配,就能提供咬合力的上限 。”
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