这是一只不幸的恐龙,它与这只瞪大眼睛、龇牙咧嘴的标志性恐龙面对面雷克斯霸王龙.但是这个7吨重的掠食者,却在这里猎食白垩纪末期六千五百万年前,它不是唯一具有这些特征的猛兽:其他大型掠食性恐龙也通过大脑袋上的小眼睛凝视。一项新的研究表明,那些斜视的眼睛可能是强有力的颚的权衡。

英国伯明翰大学的古生物学家Stephan Lautenschlager在对数百种已经灭绝的祖龙(包括鸟类、鳄鱼和它们所有的祖先)的头骨进行挖掘时发现了这种联系。这样的头骨可以揭示一个动物的很多信息。头骨的眼窝化石让科学家们很好地了解了眼睛的大小。例如,一个霸王龙它的头盖骨腔里应该有橙大小的眼睛,在它一米长的头上。这些比例可能是由它的头骨大小进化而来的霸王龙劳滕施拉格尔说:“我们的眼球很大,直径30厘米,重20公斤。”这样大的眼睛可能会消耗动物15%的代谢能量,这意味着它必须吃更多才能维持它巨大的眼球。Lautenschlager补充道:“这可能并不有效,尽管它可能会提高视力。”

不同恐龙的头骨在眼窝形状上有差异(点画大纲)图片来源:斯蒂芬·劳滕施拉格博士,伯明翰大学

眼窝的形状也能说明问题。与现代动物的圆形眼窝不同,在大型食肉恐龙身上,“我们看到了所有这些奇怪的眼窝形状,”劳滕施拉格说。这些眼窝可以是钥匙孔状的,也可以是被压缩的圆形,也可以是楔形的,它们都比同样大小的圆形眼窝适合更小的眼睛。他的研究发表在8月11日通信生物学, Lautenschlager对410个先前记录的祖龙头骨的眼窝大小和形状进行了分类,并对不同的眼窝会如何变化进行了建模影响吃东西给头骨带来的压力

除了恐龙,同一时期的其他大型祖龙掠食者也有不同寻常的窝形。Lautenschlager说,这似乎是趋同进化,不同的物种从圆眼睛独立进化而来。通过生物力学计算机建模,他发现这些不寻常的形状可以将动物在捕食猎物时头骨上的生物力学应力降至最低。他说:“看起来,这真的是一种适应,以应对咬人过程中的高强度,这样头骨就不会有变形或承受过大压力的危险。”

劳滕施拉格尔还在研究中指出,a霸王龙在它的一生中,它的眼眶发生了变化,开始变得更圆,年轻时占据了更多的头骨。就像现在的小动物,婴儿霸王龙会用又大又圆的眼睛仰望着父母。Lautenschlager说:“我认为这是整个动物王国的普遍主题。”但作为年轻人霸王龙它长成了青少年,并最终在其生态系统中占据了至高无上的地位,它的眼窝变成了钥匙孔状。

犹他州自然历史博物馆古生物学馆长兰迪·厄米斯(Randy Irmis)说,这一变化支持了眼袋形状可能是基于动物咬力的假设,他没有参与这项研究。刚破壳而出霸王龙他说,在美国,你可以很容易地摆脱圆形眼窝,因为“你吃的是小猎物,你的体型很小,你不像成年人那样面临着同样的功能限制。”其他体型较小或食草的祖龙也不需要形状奇怪的眼窝。厄米斯说:“根据现有的数据,这似乎是一个令人信服的解释,(眼窝形状)是体型和饮食的结合。”

芝加哥菲尔德博物馆的古生物学家Jingmai O’connor也没有参与这项研究,他并不完全相信这种基于饮食的解释,他认为恐龙的体型可能在其中起了很大作用。她说:“如果你在扁平的头骨上取一个圆形的(眼窝),然后把头骨拉伸,让它更高,那么眼眶就会变成椭圆形。”Lautenschlager使用的生物力学应力和应变模型“假设头骨是一个单一的均匀单元,这与现实相距甚远。”奥康纳说,虽然这个模型没有考虑到骨头内部和周围的关节和肌肉,但它仍然在古生物学中广泛使用,因为没有更好的替代方案。

Lautenschlager说,更先进的技术和模型将不可避免地阐明来自化石的新信息,未来的研究可以考虑“轨道大小如何随着头骨的高度、长度或宽度而变化”。目前,他指出,他所研究的大型食草动物的眼窝仍然是圆形的,而食肉动物的眼窝则朝着更奇怪的形状分化。事实上,他在研究中最喜欢的恐龙有奇怪的圆眼窝:吃植物的角鼻龙。他说:“我发现令人着迷的是,它们竟然把自己的头骨改造成近乎完美的圆形。”