鱼龙是侏罗纪海洋中的无声杀手 _鱼龙

大型侏罗纪鱼龙——Temnodontosaurus的生活重建。鸣谢：Joschua Knüppe 。
据《大众科学》（劳伦·勒弗）：1.8亿多年前，鱼龙统治着早侏罗纪的海洋。这些食肉性海洋爬行动物体型各异，小至公文包大小，大至超过校车。其中最大的这些类似鲸鱼的生物是顶级掠食者，它们捕食古代鱼类、菊石，甚至体型较小的爬行动物亲属。在寻找猎物时，有些可能以惊人的隐秘性游动。
据7月16日发表在《自然》杂志上的一项研究，一块保存完好的鱼龙鳍化石（最初是在建筑工地发现的）揭示了一系列独特的降噪适应特征。这项新研究揭示的进化奇偶现象，有助于深入了解部分鱼龙的生活和捕猎方式，并可能促进对现有化石记录的更好理解。
“这块化石中的软组织保存情况只是你或许一生中偶然发现的众多惊人发现之一， ”克莱蒙特麦肯纳学院（Claremont McKenna College）的古生物学家和功能形态学家拉尔斯·施米茨（Lars Schmitz）告诉《大众科学》（Popular Science）杂志，他并未参与这项研究。但施米茨表示，这项工作之所以特别令人兴奋，不仅仅是因为“纯粹的运气” ，还因为作者们对待这一发现的彻底性。
“这是一项真正独特且极具跨学科性质的分析，运用了一系列创新技术，”他指出。科学家们利用电子显微镜和X射线显微镜等先进成像工具，并结合计算机建模，将侏罗纪时代拼图的“内容”和“成因”拼凑在一起。
解谜
在这种情况下， “拼图”其实并不是一个比喻。2009年，在德国西南部的一个建筑工地上，一块化石被挖掘出来。一次控制爆破使一层石灰岩从页岩中松脱，散落在工地上的岩石块上清晰地印有鱼龙鳍的印记。一位化石收藏家在建筑工地上花了几个小时进行勘查，收集了他能找到的所有碎片——积攒了一大堆大小不一的板状化石。
从那时起，这些碎片被传给多位鱼龙和化石专家，他们试图将它们拼凑在一起。最终，十多年后，瑞典隆德大学的古生物学家、该研究的主要作者约翰·林格伦（Johan Lindgren）决定尝试一下。
“有一年圣诞节前后的一天，我想，‘现在，让我们一劳永逸地解决这个问题吧’，”他告诉《大众科学》杂志。
林格伦坐在一张大桌子旁，重新排列着沙堆中的沙块。当他意识到其中一些碎片组成了第二个较小的鳍状肢时，他成功地将所有片段组合成了一个完整且连贯的形状。“这是一个重大的突破。然后我意识到：是的，都在这里，都吻合。”
解决这个物理难题只是开始。一旦鳍状肢组装完成，很明显，这个独特的化石值得仔细观察。早已消失的皮肤和肉质在岩石上留下了罕见的痕迹，与更为标准的骨骼并存。据林格伦及其同事介绍，该化石是有史以来首次从Temnodontosaurs身上发现的软组织印痕。异齿龙是一种大型鱼龙（有些体长超过30英尺），是玛丽和约瑟夫·安宁在19世纪10年代首次发现的。
这具令人兴奋的化石也充满了独特之处。“我研究这些生物已经有一段时间了，但从未见过这样的东西，”林格伦说道。
锯齿状的鳍，适合捕食者
首先，鳍的比例很独特——它特别长且薄。鳍的末端没有骨骼，留下了一个柔软、灵活的尖端，这在其他已知的现存或已灭绝的动物中是未见过的。此外，鳍的整个表面均匀分布着线条，后缘则有明显的锯齿状结构。X射线显微镜显示，这些锯齿状结构完全由嵌入皮肤中的软骨组成，这又是一个奇特之处。林格伦指出，一些动物，包括现存的爬行动物和哺乳动物，皮肤中都有一些用于保护的骨骼，称为骨皮。但其他已知动物都没有以同样方式将软骨交织到皮肤中的迹象。他和他的合著者为这些前所未见的结构提出了一个新术语：软骨皮，该术语来源于希腊语中软骨和皮肤的单词。

一块1.83亿年前的软组织化石（SSN8DOR11；德国尼尔施泰因古生物博物馆，尼尔施泰因，德国）：巨型大型掠食性鱼龙Temnodontosaurus的一个孤立的、翼状前鳍。一米长的前肢的照片（左图和中间图）和示意图（右图）。鸣谢：兰道夫·G·德拉加尔萨、马丁·贾伦马克和约翰·林格伦。
“本文表明，在鱼龙进化中仍有许多惊喜等待发现，”史密森尼自然历史博物馆的古生物学家兼馆长尼古拉斯·皮森告诉《大众科学》杂志。“而且我们确实需要更仔细地研究我们的化石，”他补充道。
那么，这些显著特征是为了什么呢？考虑到人类发明和鸟类，林格伦得出了一个假设。风力发电机、螺旋桨和飞机通常都装有锯齿状后缘以降低噪音。猫头鹰通过类似的构造——翅膀底部的锯齿状边缘——实现了近乎无声的飞行。如果Temnodontosaurus也是如此呢？
海中的鸡，来见见海上的猫头鹰吧
该属中的个体拥有现存或已灭绝的所有已知脊椎动物中最大的眼睛。先前的研究表明，它们餐盘般大小的眼眸有助于这种巨型爬行动物在昏暗环境中导航和狩猎，无论是在夜间还是在深水中，这为与猫头鹰的比较提供了更多依据。在这些环境中，声音对于试图避免被捕食的猎物和试图寻找食物的捕食者来说至关重要。林格伦（Lindgren）表示，这两个因素可能共同对鱼龙施加了进化压力，促使它们更倾向于隐秘游动。
“我想，好吧，就算我们周围有一只10米长的水下猫头鹰在游来游去，那又怎样呢？”他说。
为了验证这一想法，研究团队创建了一个化石的部分计算机模型，其中包括锯齿状结构和水平平行的脊状结构。他们利用先前对鱼龙游泳速度的估算研究以及对攻角的有根据的假设，测试了每种特征对不同频率游泳声音的影响。根据模拟结果，表面脊状结构和边缘锯齿状结构都有望最大限度地降低噪音，尤其是对于在水下传播最远的低频声音。模拟结果显示，声音降低幅度高达10分贝，大约相当于佩戴泡沫耳塞的效果。林格伦说，灵活的鳍尖和其他特征（如身体形状）可能起到了额外的消音作用。然而，他和同事们尚未创建出测试这一理论所需的额外复杂模型。
为化石记录注入生命活力
“他们做了绝对正确的事，”皮森说，“他们有实验数据来展示结构对假定功能的影响。这已经足够令人信服了……这给化石记录注入了活力。”
然而，据《大众科学》杂志报道，仅凭一个鳍状肢是无法得出某些结论的。Temnodontosaurus其余的软组织特征仍然是个谜，鳍状肢化石也无法提供关键细节，比如附肢的侧面轮廓，这些细节对其在水中移动的方式会产生重大影响。此外，战略性隐身可能并不能解释化石鳍状肢的所有问题。施米茨（Schmitz）表示，这些独特特征可能是由更直接的因素驱动的：速度和机动性。
“我的直觉是，这可能首先是因为流体力学的原因，然后声音减弱是一个不错的副作用，”他解释道。他希望看到进一步的建模实验来挖掘其他可能的解释。
施米茨（Schmitz）也希望其他科学家能注意到这一点。既然已在一种鱼龙身上发现了这些软组织特征，古生物学家们就可以重新审视其他化石，看看有哪些可能被忽视的部分。施米茨补充道，这甚至可能会促使人们对现代海洋动物进行重新评估。也许在海豚身上隐藏着一条脊、一个凸起或一块具有未知声学功能的软骨。