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“欲扬先抑”——“缩头乌龟”的演化哲学

    一直以来,我们都用“缩头乌龟”来形容人胆小怕事,但新的研究将为龟类正名,缩头不是为了逃避,而是为了更精准的捕食和进攻!这个胆小的锅,龟类可不背。

现存的大部分龟类,可以将头和四肢回缩进甲壳内部以形成保护

       基于对一种生活于一亿五千万年前,侏罗纪晚期龟类(Platychelys oberndorferi)化石的最新研究指出,正所谓“欲扬先抑”,龟类演化出将头部回缩的能力或许原本是为了更快速的伸出头部,以捕猎或进攻。该化石发现于19世纪的德国,但其椎骨在之前从未被详细检查过。该假说已发表于2017年1月的Scientific Reports(http://www.nature.com/articles/srep42376)。

该研究的主体,在德国发现的生活于一亿五千万年前,侏罗纪晚期龟类(Platychelys oberndorferi)化石

    现存龟类主要分为两大类群:侧颈龟亚目(Pleurodire)与潜颈龟亚目(Cryptodire)。这两个亚目共包含13个科、75个属300多种的龟类。其中潜颈龟亚目(Cryptodire)包含了现存的大部分龟类,从陆龟、海龟到最大的淡水龟类——大鳄龟(Macrochelys temminckii)都属于潜颈龟亚目。而现存的侧颈龟亚目(Pleurodire)只包含了三个科,且都是高度水栖的种类,其中很多种类可以通过其泄殖腔呼吸,如之前公众号文章(龟类基础生理(一))中介绍过的费兹洛河龟(Rheodytes leukops)就隶属于侧颈龟亚目。由于侧颈龟的颈部是向侧面弯曲,尽管颈部不能缩入壳甲内,但能将头部折入背甲前缘的缘盾下,因此具有相对较窄的颈椎,排布紧密的横向椎骨关节突。而潜颈龟则向下垂直弯曲脖颈(即颈部能呈S形折回甲壳里),颈椎较宽,且后颈椎常为双关节结构,这点在龟类基础生理四(龟类基础生理(四))中曾有介绍。

潜颈龟亚目(Cryptodira)左图)与侧颈龟亚目(Pleurodira)右图)回缩头部的差异方式比较

    Platychelys oberndorferi生活于一亿五千万年前的侏罗纪晚期,具有一系列独特的特征。通过详细的化石比较,发现其肋椎盾较宽、舌骨较大,其强有力的四肢与健硕的爪子都很可能意味着牠们的生活方式与现存的枯叶龟(Chelus fimbriata)及大鳄龟(Macrochelys temminckii)极为相似。这两种现代龟均为严格的底栖龟类,不规则的背甲与多疣状皮肤都能在水草中形成完美伪装,以便于偷袭。牠们能快速伸出头抓住猎物,并张嘴产生巨大吸力将猎物吸入口中。这种头部的快速弹射需要对颈部多关节系统的精准控制,而对这两种龟类捕食行为的研究或许可以帮助我们更好地理解远古龟类诸如(P. oberndorferi)的独特行为。

    本研究重点参考的两种现存龟类,枯叶龟(Chelus fimbriata)(上图)及大鳄龟(Macrochelys temminckii)(中图),这两种现代龟均为严格的底栖龟类,牠们的生活方式被认为很可能与Platychelys oberndorferi高度相似

    研究人员分析了(P.oberndorferi)的两节颈椎与一节尾椎(图中白色的关节),发现尽管这种龟类的化石特征满足远古侧颈龟特点,但牠的颈椎特点却与曲颈龟惊人相似。研究认为,牠将后颈椎部分垂直缩进壳中,通过极大地限制颈根部活动的自由,从而能够更精确迅猛地将颈前部弹出,以提高捕食效率。

    Platychelys oberndorferi 颈部活动能力假设,左图白色部分(第6及第8节颈椎)代表已知的椎骨,其它灰色部分来自推断重建。b-d分别代表最大伸展、自然状态与可能最大收缩状态;e是对脖颈最大收缩的极端假设。右图为第6节颈椎及第8节颈椎的六视图

    和所有的远古龟类一样,(P.oberndorferi)这种古代龟类同样不能完全将头全部缩入壳中。“演化是循序渐进的。” Jérémy Anquetin—瑞士 Jurassica 博物馆的古生物学家表示:“而演化的每一步都必须增加该生物在自然选择中被选中的可能。”但对于(P.oberndorferi)来说,这种不完全收缩颈部的演化方式并不能增加自我保护的“筹码”。这意味着该特性的演化或许最初是为了更好地捕食猎物,而后才进一步演化为提供自我保护。换言之,龟类缩头以躲避侵害的行为并非演化的目的,而是演化的结果。

Platychelys oberndorferi在古环境中的生活场景重建

    研究人员坦言,理论仍需要更多的化石证据进一步支撑。早期的龟类应该“尝试”过多种不同的颈部回缩机制,最终才演变成我们现在看到的两种方式。演化往往比我们预想的要复杂的多。

文章来源:ZMEscience

北京龟鳖协会





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