大椎龙
大椎龙 |
大椎龙(属名:Massospondylus),又名巨椎龙,属名在希腊文意为巨大的脊椎。大椎龙是原蜥脚下目的一属,生存于早侏罗纪赫塘阶到普林斯巴赫阶,约2亿年前到1亿8300万年前。大椎龙是在1854年,由理查德·欧文根据来自于南非的化石而命名。因此它们是最早命名的恐龙之一。大椎龙的化石已经在南非、莱索托、以及赞比亚等地发现。
目录
简介
大椎龙的头部小,长度接近股骨长度的一半。头部的众多窝孔,减低了头部的重量,并提供肌肉附着处,与容纳感觉器官。这些窝孔在头部两侧成对排列。头部前方为两个大型、椭圆形的鼻孔。眶前孔(Antorbital fenestrae)位于鼻孔与眼睛之间,小于板龙的眶前孔。眼窝所占头部面积比例大于板龙的眼窝。头部后方则为两对颞颥孔(Temporal fenestrae):位于眼窝后方中间的侧颞孔(Lateral temporal fenestrae)、与头顶上侧的上颞孔(Supratemporal fenestrae)。下颌两侧也有小型窝孔。传统上,大椎龙的头部被重建成较板龙的为宽、短,但从不同的标本得知,这个形状可能是导因于化石被挤压时,遭受到不同的力道而变形。有些头部特征随者个体而有所不同,例如:眼窝上侧的骨头厚度、上颌骨后段的高度。这些差异可能是两性异形,或者是个体变化。
评价
大椎龙的第一个化石是在1953年发现,由约瑟夫·奥宾(J. M. Orpen)发现于南非哈利史密斯的上艾略特组。并在1954年,由古生物学家理查·欧文(Richard Owen)命名,大椎龙的正模标本包含:从颈部到背部与尾巴的脊椎、一个肩带、一个肱骨、部分骨盆、一个股骨、一个胫骨、以及手掌与脚掌的骨头。这个正模标本存放于伦敦的英国皇家外科医学院,但在第二次世界大战期间遭到摧毁,只有部分还在。在南非与莱索托的上艾略特组、克莱伦斯组、布什维尔砂岩组,发现了大椎龙的可能化石;其他地区还有:津巴布韦上卡罗砂岩层的森林砂岩组、阿根廷的Cañon del Colorado组或El Tranquilo组、以及亚利桑那州的卡岩塔组。这些化石由至少80个部分骨骸、以及4个头颅骨所构成,幼年与成年个体都有。
在1985年,亚利桑那州卡岩塔组发现一个头颅骨,可能属于大椎龙。这个卡岩塔头颅骨与非洲所发现的最大型头颅骨相比,还大上25%。前上颌骨具有4颗牙齿,上颌骨有6颗牙齿。腭骨有长约1公厘的迷你牙齿,这在恐龙中相当独特。在亚利桑那州卡岩塔组发现的头颅骨,比南非发现的最大头颅骨,还大上25%。对于非洲大椎龙头颅骨的重新研究,指出卡岩塔组的标本并不属于大椎龙。
阿根廷过去曾发现疑似大椎龙的化石,包含数个部分骨骸,与至少一个头颅骨,发现于圣胡安省的Cañon del Colorado组,年代为侏罗纪早期。在2009年,这些化石被认为属于大椎龙的近亲,被建立为独立属,远食龙(Adeopapposaurus)。模式种是刀背大椎龙(M. carinatus),在过去150年来,还有其他七个种被建立过,其中只有M. kallae是有效种。在过去几年,原蜥脚下目的系统分类学已被多次更改过,而许多科学家对于大椎龙在恐龙演化树中的正确位置,仍没有一致的结论。大椎龙科被建立以包含大椎龙属,但由于原蜥脚类恐龙之间的关系没有定论,所以无法确定有哪些恐龙属于大椎龙科。在2007年,有数个研究支持科的有效性。
种属
大椎龙的模式种是刀背大椎龙(M. carinatus),是由理查·欧文所建立。属名衍化自古希腊文,masson/μάσσων意为"巨大的",而sphondylos/σφονδυλος意为"脊椎";而种名意为"剃刀般的背部" 。在2009年,保罗·巴雷特(Paul Barrett)将一个发现于南非上艾略特组的部分头颅骨,命名为新种M. kaalae。上艾略特组也发现过一些刀背大椎龙的化石,显示这两个种生存于相同年代。这两个种的头颅骨形态、特征不同,例如M. kaalae的前上颌骨比例较长。
大椎龙过去曾有过许多其他种,但大部分不被承认是有效种,包括:
布朗氏大椎龙(M. browni):由哈利·丝莱(H.G. Seeley)在1895年命名。
哈里斯氏大椎龙(M. harriesi):由罗伯特·布鲁姆(Robert Broom)在1911年命名。
希氏大椎龙(M. hislopi):由理查德·莱德克(Richard Lydekker)在1890年命名.
休尼氏大椎龙(M. huenei): 由库柏(M. R. Crooper)在1981年命名.
拉氏大椎龙(M. rawesi):由莱德克在1890年命名。
施氏大椎龙(M. schwarzi): 由席尼·贺顿(Sydney H. Haughton)在1924年命名。
布朗氏大椎龙、哈里斯氏大椎龙、以及施氏大椎龙,都发现于南非角省的上艾略特组。三者都只有破碎的化石,大部分近年的研究将它们视为疑名。布朗氏大椎龙的化石有2节颈椎、2节背椎、3节尾椎、以及混杂的后肢碎片。哈里斯氏大椎龙的化石只有前肢。施氏大椎龙的化石是一个不完整后肢与荐骨。希氏大椎龙与拉氏大椎龙的化石都发现于印度。希氏大椎龙的化石为脊椎,发现于安得拉邦的马勒尔组,年代为晚三叠纪。拉氏大椎龙的化石是两颗牙齿,发现于马哈拉施特拉邦的Takli组,年代为晚白垩纪。在最近的看法里,希氏大椎龙暂时被视为一种无法确定的蜥脚形亚目动物。拉氏大椎龙可能是种兽脚类恐龙,或者并非恐龙。库柏则提出休尼氏大椎龙就是许氏禄丰龙,因此他认为禄丰龙与大椎龙是同种动物。但这个看法并不被接受。
疑名
有数种恐龙常被认为是大椎龙的异名,包括:Aristosaurus、Dromicosaurus、Gryponyx、Hortalotarsus、Leptospondylus、以及Pachyspondylus,这些恐龙的有效性不大,也被视为疑名。Hortalotarsus是由哈利·丝莱在1894年建立,化石包含部分腿骨。第二年,理察·欧文将一些脊椎命名为Leptospondylus与Pachyspondylus。这些化石都在第二次世界大战期间遭到摧毁。在1920年,E.C.N. van Hoepen根据一个接近完整的骨骸,建立了Aristosaurus。他另外将一个部分骨骸命名为Dromicosaurus。在1924年,席尼·贺顿命名了Gryponyx,化石为臀部骨头。以上化石都发现于南非的赫塘阶到锡内穆阶,约跟大椎龙同一时期。根据国际动物命名法规,这些名称是大椎龙的次同物异名。大椎龙比这些名称还早出现在科学文献中,因此大椎龙具有优先权。
分类
大椎龙属于原蜥脚下目,原蜥脚下目是群早期蜥臀目恐龙,生存于三叠纪与侏罗纪,并在侏罗纪末期灭亡。原蜥脚下目的其他著名属包含:板龙、云南龙、与里奥哈龙。基础蜥脚形亚目的系统发生学仍在争论中,根据亲缘分支分类法,一个天然演化支应包含它们的共同祖先与其共同祖先的所有后代,所以许多过去被认为是典型原蜥脚类的物种,因为无法与原有物种构成一天然演化支,近年被排除在原蜥脚下目之外。但哪些物种构成原蜥脚类为一个单系群,仍不确定。在2003年,亚当·耶茨(Adam Yates)与詹姆斯·基钦(James Kitching)公布了一个演化支,包含:里奥哈龙、板龙、科罗拉多斯龙、大椎龙、以及禄丰龙。在2004年,彼得·加尔东(Peter M.Galton)与保罗·阿普彻奇(Paul Upchurch)则将原蜥脚下目列为单系群,包含:砂龙、近蜥龙、爱珍多龙、卡米洛特龙、科罗拉多斯龙、优肢龙、金山龙、莱森龙、禄丰龙、大椎龙、黑丘龙、鼠龙、板龙、里奥哈龙、吕勒龙、农神龙、鞍龙、槽齿龙、易门龙、以及云南龙。在2005年,杰佛瑞·威尔森(Jeffrey A. Wilson)提出大椎龙、金山龙、板龙、与禄丰龙,形成一个天然演化支,可能还有贝里肯龙、雷前龙等蜥脚类恐龙。在2007年,Matthew F. Bonnan与耶茨提出卡米洛特龙、贝里肯龙、黑山龙可能属于蜥脚下目。同样在2007年,耶茨将雷前龙、黑丘龙、贝里肯龙归类为基础蜥脚类恐龙,而且认为原蜥脚下目是板龙科的异名,而没有使用这分类。但耶茨并没有排除少部分原蜥脚类构成一个单系群的可能性,这些成员包含板龙、里奥哈龙、大椎龙、以及它们的最近亲。
大椎龙是大椎龙科的模式属,该科名称即来自于大椎龙。大椎龙科可能包含云南龙,但在2007年,Lu等人将云南龙列入个别的云南龙科。在2007年,耶茨提出近蜥龙类,而大椎龙科的大椎龙、科罗拉多斯龙、禄丰龙,以及云南龙属于近蜥龙类。同样在2007年,纳森·史密斯(Nathan D. Smith)与迪亚戈·玻尔(Diego Pol)在他们的系统发生学研究中,将大椎龙、科罗拉多斯龙、禄丰龙、以及他们新建的冰河龙(Glacialisaurus),列入大椎龙科中。数个发现于阿根廷的疑似大椎龙化石,被建立为新属,远食龙(Adeopapposaurus),属于大椎龙科。
古生态学
在早侏罗纪时期,世界各地的动物群与植物群都很类似。蕨类适应炎热的气候,成为常见的植物,而各地的恐龙动物群主要由原蜥脚类与基础兽脚类恐龙组成。早侏罗纪时期的非洲南部应该是沙漠环境。与大椎龙共存于非洲的同时期动物包含:早期的鳄形超目动物、兽孔目的三瘤齿兽科与三棱齿兽科、哺乳类的摩尔根兽科,其他的恐龙则包含:小型兽脚类合踝龙、黑丘龙的一种、早期的鸟臀目莱索托龙、畸齿龙科的醒龙、畸齿龙、与狼鼻龙 。
目前不清楚哪些掠食性动物会以大椎龙为食。目前在非洲南部发现的早侏罗纪兽脚类恐龙,例如合踝龙,大部分比大椎龙还小。经推测,这些小型掠食动物使用快速攻击的方式,消耗原蜥脚类恐龙的体力,而原蜥脚类恐龙会以手与脚上的大型指爪,来防卫自己。在2006年,南非艾略特组发现了一种新的兽脚类恐龙,龙猎龙(Dracovenator),身长约6米,生存于赫塘阶到锡内穆阶,约跟大椎龙同一时期。
生活习性
如同所有恐龙,大椎龙的许多生物学层面仍然未知,例如:行为、外表颜色、生理机能。但是近年的研究提出了关于生长模式、食性、步态、繁衍、以及呼吸等方面的假设。
一个2007年的研究提出大椎龙会将短前肢用在抵抗掠食动物、物种内打斗、或是协助进食,但它们的前肢太短,无法碰到嘴部。科学家们假设大椎龙会使用拇指指爪来打斗,或是折下树上的食物。
生长模式
一个2005年的研究指出,大椎龙的姐妹分类单元-板龙的生长模式受到环境的影响。这个研究当食物为植物,或是气候适宜时,板龙的生长速率会加快。这种生长模式称为"发育可塑性"(Developmental plasticity)。但包含板龙的近亲大椎龙在内的其他恐龙,都没发现过这种现象。这个研究认为大椎龙有者特殊的生长模式,它们的生长率有少许变化,并依个体的体型而定。另一个研究则认为大椎龙的成长率可达增加每年34.6公斤,并持续约15年。。
食性
大椎龙属于原蜥脚下目,原蜥脚类恐龙可能是草食性或杂食性动物。在80年代,科学家们开始争论原蜥脚类是肉食性的可能性。但是,原蜥脚类是肉食性的假说已被否定,所有的近年研究倾向于原蜥脚类是草食性或杂食性。在2004年,加尔东与阿普彻奇发现大部分原蜥脚类的头部特征(例如颌部关节),较类似草食性爬虫类,而非肉食性爬虫类;牙齿形状类似现代鬣蜥,而鬣蜥为草食性或杂食性动物。它们的齿冠最宽处大于齿根宽度,形成切割用边缘,类似现代草食性或杂食性爬虫类的牙齿。在2000年,保罗·巴雷特(Paul M. Barrett)提出原蜥脚类除了以植物为食外,还会以小型动物或尸体补充食物。曾经在南非的大椎龙化石附近发现胃石,维吉尼亚州的三叠纪晚期地层曾一个类似大椎龙的化石,也发现胃石。显示大椎龙吞下石头以协助消化。
繁衍
在1977年,詹姆斯·基钦(James Kitching)在南非金门高地国家公园发现了7颗1亿9000万年前的蛋化石,基钦鉴定它们极可能属于大椎龙。直到将近30年之后,才能将蛋化石中的15厘米大胚胎取出。它们是目前所发现最古老的恐龙胚胎。这些接近出生的胚胎没有牙齿,显示它们没有办法自己觅食。根据这些胚胎缺乏牙齿,以及身体的比例,科学家们推测大椎龙出生后必定会有亲代养育。这些接近出生的胚胎,四肢长度一样,显示它们刚孵化时是采取四足方式行走。与身体相比,头部与眼睛很大,这点与其他脊椎动物的年幼个体相同。这些胚胎的四足性,显示之后的蜥脚类恐龙会采取四足步态,是因为成年个体保有了幼年个体的特征,这种演化现象名为幼体性熟(Pedomorphosis)。
呼吸系统
许多蜥臀目恐龙的脊椎与肋骨具有空腔,可以减轻骨头的重量,或可能是初步的空气流通系统,类似现代的鸟类。在这个系统中,颈部的脊椎与肋骨内有颈部气囊,背椎前段内有肺脏,背椎后段与荐椎则有腹部的气囊。这些器官运作者复杂、非常有效的呼吸作用。原蜥脚下目是蜥臀目中,唯一没有额外气孔的主要生物群。虽然板龙与槽齿龙的化石已发现可能的气洞,这些凹洞非常的小。在2007年,一个研究提出原蜥脚类恐龙,可能如同它们的姐妹分类单元(兽脚亚目与蜥脚下目),具有颈部与腹部气囊。这个研究认为很难确认原蜥脚类的骨头是否有类似鸟类的肺脏,但可确定它们具有气囊。[1]