史上最奇特的鯊魚,嘴里長「圓鋸」的旋齒鯊,牙齒真能當鋸子用嗎

1899 年,俄羅斯的古生物學家卡爾賓斯基在烏拉爾山上采到了一件精美的螺旋齒化石。經過研究,他認為這是屬于鯊魚化石,科學家根據這個化石特征,將其命名為「Helicoprion」(環狀的鋸子),中文翻譯為旋齒鯊。

旋齒鯊的發現

旋齒鯊目前被劃分為軟骨魚綱-板鰓亞綱-旋齒鯊科,它們生存在2.75億年前(二疊紀至三疊紀)的古海洋中。其體長7到12米,體型相比現代大白鯊,身體顯得更窄一些。

鯊魚身上都是軟骨,所以很難留下整個的化石,古代鯊魚的化石大多是牙齒和一些碎骨頭,所以旋齒鯊的牙齒化石出現后,科學家們就不知道它到底長什麼樣子了。

所以當時, 他很疑惑, 不知螺旋齒應該長在鯊魚的哪個部位 — — 在上頜 ?在下頜 ?上下頜都有 ?

甚至有些古生物學家,將旋齒鯊的牙齒按在了它們的魚鰭上,導致這種鯊魚現得不倫不類。

此后,旋齒鯊化石在北美 、挪威 、俄羅斯、日本 、格陵蘭 、澳大利亞等地都有發現, 可見, 它在海洋中的分布非常廣泛。隨著化石數量的不斷增多,它們確定這是牙齒化石。

那螺旋齒是做什麼用的 ?在學界引起了幾十年的爭議,1952 年俄羅斯古魚類學家奧勃魚切夫提出 :如果螺旋齒位于下頜, 只能防礙鯊魚進食, 應長在上頜, 充當防護裝置, 好比動物頭部的一個減震器 。

關于旋齒鯊頭部結構的猜想

而關于為什麼旋齒鯊會長出這樣的牙齒,科學家也爭議不斷,還有理論認為螺旋齒的基部在生長過程中緊連在一起, 新的和老的牙齒推著向外生長, 就象長在肉中的指甲一樣, 這樣可以防止牙齒脫落。另一理論認為螺旋齒的大小與支撐它的頜骨成正比, 而且只有魚體長到足夠大時才能出現螺旋齒。

牙齒如何捕獵

后來,科學家發現了一件非常特殊的化石IMNH37899,這個1950年發現的標本現歸屬于戴維斯旋齒鯊。不過當時受限于技術原因,并沒有能夠對這標本進行充分的研究。

2013年,科學家發現1950年發掘出來的化石上面還附有軟骨,在用CAT掃描技術和計算機3D建模后,古生物學家發現這一標本保存了上下頜的軟骨痕跡。據此我們可以得知旋齒鯊上頜無牙且平滑,可以用于旋齒鯊閉嘴時收納齒旋,而齒旋大多包裹在下頜中。

1975年,在海拔 4600 米的珠峰上又發現了一件珍貴的旋齒鯊化石, 其螺旋齒是弧形的, 位于三疊紀地層中, 命名為中國旋齒鯊珠峰種, 珠峰的旋齒鯊標本保存了較好的腦顱眶前部分, 因此, 再結合IMNH37899化石樣本的基礎上,專家們推測出了新措施的大致圖象 :嘴巴很長, 那個漂亮的弧形齒列就長在下頜當中, 齒列兩旁還長著碾壓型的側齒。從這些側齒的性質來看, 它很可能是吃帶硬殼的無脊椎動物為生的, 下頜當中的齒列用來切斷較大的食物。

關于旋齒鯊的頭究竟長什麼樣這個千古之謎,在化石的幫助下終于給出了答案。

旋齒鯊奇怪的結構讓科學家十分疑惑,旋齒鯊就只有一個「圓鋸片」嵌在下頜上而已。它們是怎麼靠著一個圓鋸下巴吃東西的呢?

科學家通過重構,對旋齒鯊進食進行了模擬,發現,如果旋齒鯊想要進食,只能把牙齒當成鋸子用。

旋齒鯊的圓鋸型牙齒不僅可以切割,在咬合的同時也在把食物送進嘴里。拉姆塞和同事們總結:它的總體效果類似于一個活體斜切機。

切割程序大致如下:旋齒在捕捉到菊石等獵物后,通過不斷地開合上下頜,齒旋能夠將菊石的外殼和軟體切割成小塊,同時齒旋也像傳送帶一樣將食物送入口中。另外,當旋齒鯊開合上下頜且將獵物固定住時,齒旋將肉往口中扯,而有牙齒的上頜起到了把菊石殼向外推的作用,其總體效果「也許生成了一套全新的軟體動物脫殼系統」。

另外,根據最新研究,旋齒鯊的牙齒和現代鯊魚牙齒會脫落不同,旋齒鯊的牙齒終生不會脫落,它的新牙會依次替換舊牙,牙齒數量最多可達150顆。整個螺旋狀牙齒包裹在軟骨中,附著在單個的牙根上。大約有15顆牙齒是露在外面;其他大部分的牙齒都卷在里面用不到,就像乳牙一樣。也因為特殊的牙齒結構, 齒鯊頜部張開角度可達90°,遠遠超過大白鯊的60°。不過雖然張開角度大,但因牙齒原因,它的咬合力不及現代大白鯊(約為30%),和現代鱷魚比較接近。

成也牙齒敗也牙齒

旋齒鯊的進化,是帶有非常明顯的特化,也就是為了適應某一情況,而將相關的進化演化到了極致。也正因為如此,主要吃菊石之類的軟體動物的旋齒鯊。它們的「鋸片」過于狹窄,試圖把其他大厚殼的蚌類或腕足類平衡在口腔中央的努力必然是徒勞。

旋齒鯊非常幸運,它逃過了二疊紀大滅絕,除此之外,疊紀末大滅絕以后,菊石類以此前人們估計的10~30的速度恢復,并向多樣化發展。這也讓菊石捕獵者的旋齒鯊一度當上了海洋霸主,稱霸海洋長達800萬年,不過也因為捕食系統太過于奇特,在菊石數量銳減之后,旋齒鯊的圓鋸齒,讓它們捕捉其他獵物變得十分困難,也正因為此,它們最終走向了滅絕。

目前, 我們對旋齒鯊的了解只是鳳毛麟角, 因為鯊魚是軟骨魚類, 他們的骨骼一般不能石化而形成化石, 只在某種特殊的情況下, 軟骨出現鈣化現象, 才使得一些骨骼的形狀和構造被保存下來。所以, 我們目前還沒有獲得關于旋齒鯊的完整化石。更多的秘密還封存在古老的巖石中, 等待著專家 、學者和古生物愛好者的研究與發現 。


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