棘龙科(Spinosauridae)是群巨大、独特的
兽脚亚目食肉恐龙。它们是群相当大型的
掠食动物,拥有修长的头颅,上有圆锥状的牙齿,没有锯齿状边缘。齿骨的前部牙齿往外突出,还有着强壮发达的前肢,巨大的爪子,这些成为这群食肉动物的外表特征。棘龙科的名称来自于
模式属棘龙的背部帆状物,由多条神经棘构成。这些帆状物的功能仍在争论中,但普遍的解释是做为调节体温使用、用来威吓可能的攻击者、或是视觉辨识物。有些古生物学家提出,这些神经棘支撑者由肌肉、脂肪构成的隆肉。
简介
到21世纪初,棘龙科的化石已在非洲、欧洲、南美洲、亚洲、以及
北美洲等地发现。棘龙科的大多数物种有适合固定猎物的牙齿与颌部,而棘龙科与
重爪龙亚科的牙齿与颌部似乎较适合捕食鱼类。
棘龙科(Spinosauridae)是群独特的
兽脚亚目恐龙。是一类
兽脚类恐龙,比较有名的
棘龙在中白垩纪
阶段是繁盛期,约11200至9300万年前。它们是群相当大型的掠食动物,拥有修长、类似
鳄鱼的头颅,上有圆锥状的牙齿,这些牙齿没有锯齿状边缘。齿骨的前部牙齿往外突出,成为这群动物的外表特征。棘龙科的名称来自于棘龙的背部帆状物,由多条神经棘构成。这些帆状物的功能仍在争论中,但普遍的解释是做为调节体温使用、用来威吓可能的攻击者、或是视觉辨识物。有些古生物学家提出,这些神经棘支撑者由肌肉、脂肪构成的隆肉。
棘龙科的化石已在非洲、欧洲、南美洲、亚洲以及
北美洲等地发现。其他的大型掠食性恐龙都有适合撕咬的牙齿与颌部,而棘龙科的牙齿与颌部似乎较适合捕食鱼类。
棘龙科繁盛于白垩纪早期的巴列姆阶到白垩纪中期的
森诺曼阶,是非洲的次等
掠食者。其中的最大型成员棘龙是到2018年为止最大的
兽脚亚目食肉恐龙之一。
最早和最晚的记录
最早的记录
在以前人们认为最早的棘龙科恐龙出现于侏罗纪晚期启里莫阶,约1亿5500万年前,截止2018年发现的
侏罗纪晚期化石,仅限于牙齿化石。生存在东非坦桑尼亚的东非龙,但因为只发现牙齿,所以是无效种,这些牙齿被认为可能是角鼻龙类的。
最晚的记录
由于白垩纪中期森诺曼阶的地质大变动,使得冈纳瓦大陆解体,非洲、南美洲的自然环境受到了严重破坏,作为掠食者的棘龙科恐龙失去了食物来源,也走向了衰落。各地
顶级掠食者的位置渐渐地被兴起的
阿贝力龙科和
暴龙科恐龙所取代。阿根廷的
土仑阶地层,曾发现过类似棘龙科的牙齿,但2009年的研究显示发现这些牙齿属于
镶嵌踝类主龙。近年在中国河南省
马家村组发现一颗
重爪龙亚科的牙齿,
地质年代属于
桑托阶中期。
2013年,中国东北黑龙江省嘉萌县发现了一颗大型
兽脚类恐龙的牙齿,该牙齿短粗、圆锥型,表面有发育的纵向脊,前后边缘呈锐利的脊状却没有小锯齿,与河南省马家村组发现的重爪龙亚科牙齿极其相似。该牙齿被认定属于棘龙科重爪龙亚科。该地层的年代是晚白垩纪6800万年前的
马斯特里赫特阶中期,意味着棘龙科可能持续在生存到了白垩纪最末期。
物种
棘龙科是由恩斯特·斯特莫(Ernst Stromer)在1915年所命名,当时仅包括
棘龙属。因为许多棘龙的近亲被发现,所以棘龙科的物种开始增加。棘龙科的首次
亲缘分支分类法定义,是由保罗·塞里诺(Paul Sereno)在1998年定义:在棘龙科中,与棘龙较为亲近,而离
蛮龙较远的所有物种。
棘龙科包含两个亚科:重爪龙亚科、棘龙亚科。棘龙亚科是由塞里诺在1998年所命名,并由汤玛斯·荷兹(Thomas R. Holtz Jr.)等人在2004年定义为:亲缘关系较接近埃及棘龙,而离
沃克氏重爪龙较远的所有物种。重爪龙亚科则是由查理格(Alan J. Charig)与Angela C. Milner在1986年所建立,它们为了新发现的重爪龙属建立了重爪龙科与重爪龙亚科;后来重爪龙被发现与棘龙科有关。汤玛斯·荷兹等人在2004年将重爪龙亚科定义为:
亲缘关系较接近沃克氏重爪龙,而离埃及棘龙较远的所有物种。
棘龙科Spinosauridae
重爪龙亚科 Baryonychinae
伊比利亚棘龙 Iberospinus(可能属于重爪龙亚科与棘龙亚科以外的原始棘龙科)
棘龙亚科 Spinosaurinae
扶绥中国上龙 Sinopliosaurus fusuiensis(存在争议,可能属于鱼猎龙)
巴利沃纳女猎龙 Vallibonavenatrix
帆状物
棘龙拥有独特的帆状物,虽然其他恐龙也可能发展出类似的背椎结构物,例如
鸟脚下目的
豪勇龙、
蜥脚下目的
雷巴齐斯龙,以及生存于南美洲的蜥脚类
阿玛加龙。棘龙的帆状物也类似
异齿龙的背帆;异齿龙是种合弓纲动物,生存于
恐龙时代以前的
二叠纪,两者的帆状物并非同源演化的特征,而是
平行演化的结果。有些学者认为,棘龙的背部结构物可能较类似
驼峰,而非帆状物。早在1915年,恩斯特·斯特莫就认为这些背部结构物支撑者脂肪构成的隆肉。在1997年,Jack Bowman Bailey最近提出棘龙、豪勇龙的背棘并非细棒,而是前后轴宽广,不同于
盘龙目的扁平背帆,而是类似
巨角犀、
水牛的背脊,所以
棘龙的背棘应是支撑者较厚、较肥胖的结构物,而非细的帆状物。
棘龙的帆状物功能仍未确定;科学家们已提出数个假设,包含调节体温、吸引异性的展示物以及辅助游泳等。此外,如此明显的背部特征可使棘龙的外表看起来比较大,可威胁其他动物。
如果这些帆状物拥有大量的血管,棘龙可使用帆状物的大型表面积来吸收热量。这显示棘龙至少是某种程度的
温血动物,并生存于夜间气温低、冷,但天空通常很少云的地区。棘龙与
豪勇龙被认为为生存于早期
撒哈拉沙漠的边缘,这可解释上述的功能。这些帆状物也有可能用来释放多余的体温,而非收集热量。根据
霍尔丹法则(Haldane's principle),与身体体积相比,大型动物反而拥有较小比例的表面积,它们释放的热量温度较高,而吸收的热量温度较低。这些恐龙的帆状物增加相当程度的身体皮肤面积,而且所增加体积最少。此外,如果将这些帆状物远离太阳方向,或是以90度迎接较冷的风,这些身处
白垩纪非洲的动物将能更有效地降低体温。之后有其他研究人员提出反对意见,认为如果
棘龙有背帆,它们吸收热量的效率,将高于散发热量的效率。他们认为这些有长神经棘的恐龙,背部具有脂肪构成的隆肉,以储存能量。
许多现代动物的复杂身体结构,在求偶季节时具有吸引异性功能。这些恐龙的帆状物有相当可能性具有吸引求偶功能,类似
孔雀的尾巴。斯特莫假设这些恐龙的雄性与雌性拥有不同大小的神经棘。如果属实,这些帆状物可能拥有耀眼的颜色,但这是完全建立于推测上的。
这些帆状物可能拥有综合以上功能,平常充当体温调节器、在求偶季节时吸引异性、散发体温、以及在遭受威胁时充当警告物使用。
猎食行为
与其他大型掠食恐龙(例如
异特龙、
暴龙)相比,棘龙科的颅骨形状、结构有非常大的不同。大部分掠食恐龙的颌部宽而高;棘龙科的颌部扁而狭窄。许多古生物学家因此推测棘龙科无法像其他
兽脚类恐龙以大型、强壮的动物为食,而有不同的猎食方式。
汉斯·戴尔特·苏伊士(Hans-Dieter Sues)等人研究
激龙的头骨,推测棘龙科是以迅速、强力的嘴部咬合,配合强壮的颈部肌肉作出快速的下咬、后缩动作,将小型猎物咬在嘴中。由于狭窄的嘴部形状、交错的圆锥状牙齿,使嘴部的猎物很难脱困。
食性
因为棘龙科具有类似现代
长吻鳄的颌部与牙齿,它们过去常被视为是鱼食性动物,以鱼类为主食。在2007年,埃米莉·雷菲尔德(Emily Rayfield)使用
重爪龙的颅骨,计算了棘龙科的
生物力学结构。他们发现重爪龙的颅骨结构、咬合力,与现代长吻鳄的模式相似;这显示至少重爪龙亚科是以鱼类为主食,而棘龙亚科似乎也同样。
证据显示棘龙科恐龙以鱼类、以及许多小型到中型的动物为食,也包括了小型恐龙。曾经在重爪龙的胃部区域,发现了鱼类鳞片,以及一只年轻
禽龙的被消化骨头;另外曾在一个
棘龙标本上,发现了一个鱼类骨头嵌入齿槽;此外还有一个证据显示一只棘龙科恐龙正吞食一只
翼龙类。有可能棘龙科是广生性物种,以鱼类、中小型动物为食。
栖息地
研究人员推测棘龙科是以鱼类为主食,以避免与当地的大型
兽脚类恐龙竞争相同食物来源。许多古生物学家因此推测棘龙科有着与众不同的猎食方式。根据分析推断棘龙科是以迅速、强力的嘴部咬合,配合强壮的颈部肌肉作出快速的咬合,将猎物咬在嘴中,由于狭窄的嘴部形状、交错的圆锥状牙齿配合
上颌骨肌肉的力量,使得猎物很难挣脱。除此之外,与
暴龙科、
阿贝力龙科、
鲨齿龙科不同,棘龙科的前肢很强壮发达,长着大型的指爪。