第二百三十八回 偏师劲旅(下):失之交臂

在中龙类消失1千万年后,盘古大陆上传来了沉重的脚步声——副爬行动物演化史上的巅峰:锯齿龙类(Pare

在中龙类消失1千万年后,盘古大陆上传来了沉重的脚步声——副爬行动物演化史上的巅峰:锯齿龙类(Pareiasauria,也译作巨齿龙类)登场了。

看过BBC纪录片《Walking with Monsters》的朋友一定还记得这一幕:

在沙漠中长途跋涉的盾甲龙(Scutosaurus)。一边寻找水源和食物,还要防备巨型肉食合弓兽(比如丽齿兽Gorgonops)的猎杀。图片来源见水印。

图中这个憨头憨脑的大家伙是锯齿龙家族里的重量级角色,算是二叠纪的一个小明星。井蛙记得小时候看动画片《机器猫》(井蛙还是习惯叫机器猫,而不是哆啦A梦),有一集《进化退化射线》,这个形象就出现过:

这体型,这脑袋,肯定是锯齿龙没错。但是说它是哺乳类的祖先,就属于扯了。不过考虑到这个动画片制作于上个世纪70年代,当时关于羊膜类的演化还不是很清楚。把它(所谓的无孔亚纲)当成最原始的“爬行类”也不奇怪。

但是到了2018年的重制版,还让老鼠退化成这货,就说不过去了吧。二叠纪的合弓纲动物,挺着背帆的异齿龙或者基龙也很帅啊。再说杯龙类(Cotylosauria),无孔亚纲这些名词,基本上已经不再用了。科普也要紧跟时代啊亲。

而且2006年的重制版已经换成了冠鳄兽(Estemmenosuchus),好歹是合弓纲兽孔目的老祖宗。看来制作人员还是下了一番功夫的,不知道为啥后来又改回去了。

扯远了,接着说锯齿龙。这类动物留给世人的形象就是一群肥硕笨重,皮糙肉厚,脑袋大脖子粗的草包造粪大机器。它们在二叠纪中后期非常繁盛,是陆地生态系统中举足轻重(还真是举足轻重)的组成部分。

不同的锯齿龙体型差异很大,花齿龙和埃尔金龙体长大约半米左右。而最大的缓龙,瘤头龙和盾甲龙可以长到3米,体重超过600公斤,远远超过同时期的其他蜥形纲动物,甚至与合弓兽相比也并不逊色。

一些俄罗斯发现的锯齿龙类复原图和体型对比。右下的小不点属于埃尔金龙科,最大的三只全都是盾甲龙属的种类。在全世界所有的二叠系化石群中,以俄罗斯出土的锯齿龙化石种类最多,保存最完整。特别有代表性的是Deltavjatia属(左下的那只)和盾甲龙属,许多标本精美得让人嫉妒。图片来源自网络。

目前没有找到太多关于锯齿龙起源和早期演化的化石证据。一般认为,锯齿龙类和前棱蜥类(参见第二百三十六回偏师劲旅(上))的亲缘关系比较近。研究者发现了一些与锯齿龙同时期的小型副爬行动物,包括Nycteroleter,Emoroleter,大幕蜥(Macroleter)和吻颊龙(Rhipaeosaurus)等,它们组成了一个演化支:nycteroleters(或者nycteroleterid parareptile),形态结构可能比较接近锯齿龙类的祖先。

俄罗斯科捷利尼奇(Kotel’nich)地区发现的晚二叠世副爬行动物Emeroleter levis化石和骨骼线图。很难把这个不起眼的小蜥蜴和庞大壮硕的锯齿龙联系起来。但是它们的脊柱和头骨结构类确实有相似的特征。图片来源自[1]。

几种俄罗斯发现的二叠纪中期副爬行动物头骨侧面观。A:Nycteroleter ineptus;B:Bashkyroleter bashkyricus;C:‘Bashkyroleter’ mesensis;D:大暮蜥Macroleter poezicus。它们和Emeroleter levis经常被当作比前棱蜥类更接近锯齿龙类的类群。图片来源自[1]。

一个比较新的副爬行动物系统发生谱系。nycteroleters,锯齿龙类和前棱蜥类的关系表示得比较清楚。图片来源自[2]。

另一种俄罗斯发现的nycteroleters:吻颊龙Rhipaeosaurustricuspidens复原图和体型对比。它的体态特征大概比较接近锯齿龙的祖先。作者及来源见水印。

锯齿龙似乎在二叠纪中期实现了某种演化上的突破,大大小小的新种类一下子涌现出来。和困守一隅的中龙不同,锯齿龙在泛古大陆分布很广,从北方的西伯利亚,到偏远的东方海岛,到南部的冈瓦纳腹地,都能找到它们的踪迹。从生态位上看,它们就相当于那个时代的偶蹄类。

锯齿龙类及其近亲的演化谱系。研究者已经命名了大约30种锯齿龙,而且近年还不断有新的化石种类报道出来,产地遍及欧洲,亚洲,非洲和南美州。图片来源自[3]。

在各种二叠纪复原图上,锯齿龙出现在几乎所有的陆地生境中:雨林,荒漠,湖沼。研究者把它们想象成那个时代的牛羊,骆驼甚至河马。图片来源见水印。

演化早期的锯齿龙以缓龙属(Bradysaurus)为代表。这类动物似乎从一出现就已经具备了锯齿龙类的所有主要特征。

南非卡鲁盆地(Karoo Basin)出土的缓龙Bradysaurus baini骨骼化石。下颌,大部分脊椎和肋骨都缺损了,是用树脂填补上去的。图片来源自Wikimedia。

后起的锯齿龙类群并没有在缓龙的基础上做出多大改进和突破。它们的变化主要集中在:1. 头骨特化,出现了许多装饰性的结构,嘴脸越来越怪异;2. 背部发育出厚实的皮肤,鳞片和皮下骨板,提高了防御力,但也让自己变得更加笨重。

一些锯齿龙的头骨俯视图。A:Bradysaurus baini(缓龙属);B:Deltavjatia;C:Pareiasuchus nasicornis(锯齿鳄属);D:Pareiasuchus peringueyi(锯齿鳄属);E:Scutosaurus(盾甲龙属);F:Anthodon(花齿龙属);G:Elginia(埃尔金龙属)。可以看到锯齿龙头骨特化的趋势。图片来源自[4]。

一些锯齿龙类群的背部骨甲发育。A:缓龙属;B:盾甲龙属;C:花齿龙属。图片来源自[5],标尺长度30厘米。

先来看看这货们的脑袋吧。锯齿龙的头骨坚固,没有颞颥孔,后脑部的鳞骨(Squamosal)和上颞骨(Supratemporal),还有脸颊部的方轭骨(Quadratojugal)延伸变形,组成一个像“头冠”的结构。演化后期的锯齿龙“头冠”上有许多角状或者瘤状突起,看起来更显得原始而怪异。

南非卡鲁盆地发现的花齿龙Anthodon gregoryi模式标本化石,头骨上没有太多的装饰。图片来源自[6]。

巴西巴拉纳盆地(Paraná Basin)发现的晚二叠世锯齿龙Provelosaurus americanus,是唯一一种在南美洲发现的锯齿龙类。后脑和脸颊的骨骼延伸出一些短棘。图片来源自[7]。

俄罗斯中部发现的晚二叠世锯齿龙Deltavjatia rossicus头骨化石。 它的下颌上有一对短“角”,不知道有什么功能。图片来源自[8]。

摩洛哥艾尔加奈盆地(Argana Basin)出土的艾尔加奈角龙Arganaceras vacanti头骨化石,虽然只是一堆碎片拼拼凑凑,仍然可以看到它的后脑,眉骨,下颌,还有鼻子上都有小小的“角”。图片来源自[4],标尺长度3厘米。

艾尔加奈角龙头部复原图。©Marc Boulay。埃尔加奈盆地也是一个化石圣地,很多这里发现的古生物都以此命名,三叠纪篇很快会写到。

另一种“头角峥嵘”的锯齿龙是尼日尔阿加德兹地区(AgadezRegion)发现的阿科坎瘤头龙Bunostegosakokanensis。上图是阿科坎瘤头龙头骨的化石,可以看到眼眶,鼻子和额头上有许多骨质结节,这种动物由此得名。图片来源自[9]。

阿科坎瘤头龙头部复原图。报道称这个满头疙瘩的家伙是“世界上最丑陋的动物”,我觉得不至于,看多了也挺顺眼的。图片来源自[10]。

头骨特化程度最高的要数埃尔金龙科(Elginiidae),它们的头骨接近三角形,上颞骨延伸成两根“牛角”,以相对身体的比例而言,是锯齿龙家族里最长的。

苏格兰发现的奇异埃尔金龙Elginia mirabilis是化石最完整,也最著名的埃尔金龙。这是它的模式标本化石(上图,来源自Wikimedia)和头骨结构图(下图,来源自[11])。

奇异埃尔金龙复原图。它的体长只有60厘米左右,大概相当于二叠纪的装甲绵羊吧。图片来源见水印。

俄罗斯发现的埃尔金龙科的一个新属Obirkovia。模式标本Obirkovia gladiator(就是俄罗斯锯齿龙复原图上右下的那个小东西)化石是左方轭骨(Quadratojugal,大概在腮帮子的部位)的一小块碎片,能看到上面长着的小角。图片来源自[12] 。

内蒙古发现的一个残破的头骨标本,被确认为埃尔金龙新种:吴氏埃尔金龙(Elginia wuyongae)。图片来源自[13]。

很难说锯齿龙为什么要在脑袋上长出这些怪模怪样的结构。要说是用来抵御掠食者,或者同类间争斗吧,实在是有点勉强。也许是某种第二性征,雄性以此展示魅力,吸引配偶。

锯齿龙的嘴不大,牙齿具有典型的食草动物特征,齿面宽薄,上面有很多纵向的沟槽和筋肋,可以像铡刀一样方便地切断蕨类植物和裸子植物强韧的茎叶。

Deltavjatia rossicus牙齿化石。锯齿龙的牙齿和二叠纪的其他大型植食动物:阔齿龙,基龙,卡色龙,波罗蜥和兽孔类都不同,可以很容易地辨认出来。图片来源自[8] 。

山西发现的柳林黄河龙Huanghesaurus liulinensis下颌和牙齿化石。图片来源自[14] 。

锯齿龙没有咀嚼研磨用的臼齿,咬断的植物组织不经过充分粉碎就直接进入消化道。后来的大型植食动物会采用一些辅助手段来提高消化效率,比如吞下石块,在胃里磨碎食物。但是在锯齿龙的化石上没有发现这种迹象。看起来它们只是把自己变成一条巨型四足造粪流水线,不停地吃呀吃,拉呀拉,让肠胃里的共生菌从纤维素里榨取一点的营养和能量。

一具产自俄罗斯的Deltavjatia vjatkensis完整化石。图片来源自网络。在它的腹腔中没有发现研磨用的石块(胃石,Gastrolith)。

现存于布拉格恐龙博物馆的盾甲龙Scutosaurus karpinsikii完整骨骼。它们的腹腔里填满了膨大的消化系统。这么一个巨大的发酵罐肯定会产生大量沼气,我都能想象出这个大家伙放屁时有多壮观了。图片来源自Wikimedia。

肥厚的血肉和内脏很容易引来肉食合弓兽的垂涎,锯齿龙的“角”就是中看不中用的装饰,拖着一个沉甸甸的草包肚子又跑不快,只能在堆护甲加防御上下功夫。锯齿龙的后背皮肤粗糙坚硬,除了鳞片之外,许多种类还演化出特殊的皮下骨(Osteoderms)作为防御的手段。

坦桑尼亚鲁胡胡盆地(Ruhuhu Basin)发现的锯齿龙(学名未定,疑似Pareiasaurus haughtoni)化石,保存了部分脊柱和肋骨。覆盖在脊柱上的不规则的碎片就是它的皮下骨板。图片来源自[15],标尺长度10厘米。

一般来说,像花齿龙和埃尔金龙这样的小个子,鳞甲和骨片会相互连接,拼合成类似龟或者犰狳那样的铠甲,提供最完备的防护。而像Deltavjatia和盾甲龙这样的大块头,体型足以吓退大多数掠食者,它们的护甲相对轻便一些。

一头年轻的Deltavjatia rossicus化石。脊柱上那一串疙瘩(ost)就是它的皮下骨板。 图片来源自[8]。

锯齿龙的成长过程也体现了防御策略的调整。比如Deltavjatia rossicus幼体(上)的皮下骨是紧贴在一起的,类似小型锯齿龙,在最脆弱的阶段给与最大程度的保护。随着身体不断长大,能够捕食自己的天敌越来越少,再背一个沉重的大龟壳反而得不偿失。这些皮下骨逐渐停止生长(中),分散在后背的皮肤中,变成粗糙的瘤块(下)。图片来源自[8]。

完全长成的大型锯齿龙鲜有天敌。即使是二叠纪的顶级掠食者,想要放倒一头健康的装甲草包也绝不是一件轻松的事。它们的首选目标应该是那些老幼病残。不过Deltavjatia和盾甲龙的幼体和成体化石经常混在一处,这说明它们很可能是成群活动的[16]。这样看起来,锯齿龙也许并不像看上去的那么蠢笨,它们至少懂得用群体的力量提高生存的机会,也许还会进行某种程度的交流和合作,甚至可能向掠食者发动威吓和反击。

也许正是锯齿龙坚固的装甲,促使二叠纪晚期的肉食合弓兽演化出破甲的巨型剑齿和强大咬合力,然后又迫使锯齿龙提升防御手段。最终西伯利亚的超级火山彻底终结了这一轮猎手和猎物的军备竞赛。图片来源自网络。

可能朋友们已经注意到了,锯齿龙的站立姿势和之前介绍过的其他蜥形纲动物完全不同。它们的四肢不像蜥蜴那样从身体两侧伸出,肚皮贴地爬行;而是位于身体斜下方,支撑身体离开地面。这样站立,行走和奔跑更加省力。正是这项突破,让锯齿龙在成长为600公斤的巨物后,还可以自由奔走,甚至长途迁徙。

山西太原出土的二叠石千峰龙Shihtienfenia permica的部分化石和骨骼复原图。粉色的是已经发现化石的部分,包括完整的肩带和骨盆。锯齿龙的肩关节和股关节斜向地面(同时代的其他蜥形纲都是和地面平行),四肢可以牢牢支撑住沉重的躯体。图片来源自[3]。

在这方面,锯齿龙甚至走到了合弓纲的前面。研究显示,阿科坎瘤头龙(就是前面介绍过的满头疙瘩的那货)是最早实现四足完全直立的羊膜动物。

阿科坎瘤头龙骨骼结构和全身复原图。这个像牛一样大的家伙站立姿势也和牛一样,四肢和地面完全垂直。这是当时世界上最先进的肉体支撑结构,不要说其他的蜥形纲,连合弓兽们也还都在弓着腿跑呢。图片来源自[17]。

写到这里,总不由得要为锯齿龙叹息:它们明明已经摸到了成功的门槛,却不知为何没有更进一步改写蜥形类的命运。其实整个副爬行动物类群也是一样,除了最早的四足直立支撑结构,还演化出了那个时代最适应水栖生活的身体,最早实现了双足快速奔跑体,可能还是羊膜类中最早的“河岸杀手”,无论哪一项突破都称得上前途无量,但偏偏就是没能抓住机会。等到大灭绝的尘埃落定,另一个原本不起眼的蜥形纲演化支把这些特征发扬光大,成为生命演化史上最耀眼的明星,也把“真”爬行动物的称号牢牢地戴在头上。

作为二叠纪唯一称得上巨兽的蜥形纲动物,锯齿龙和无数合弓兽一起,把身影永远定格在了古生代。不同的是,合弓纲在1亿9000万年后奇迹般地再次崛起,而副爬行动物永远则沉寂在时光的深处。图片来源自[18]。

地球名片

生物分类:动物界-脊索动物门-脊椎动物亚门-四足形类-羊膜类-蜥形纲-副爬行动物-锯齿龙类

存在时间:二叠纪中期二叠纪末

现存种类:无

化石种类:约30

生活环境:陆地,有些种类可能半水栖

代表特征:中到大型,头骨无颞颥孔,背部覆盖鳞甲和皮下骨,四足直立

代表种类:锯齿龙,盾甲龙,缓龙,埃尔金龙,花齿龙,石千峰龙,艾尔加奈角龙等

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