如果“鳄鱼”这个词先进入脑中,地蜥鳄科最容易被误读。现生鳄鱼的图像会带来甲胄、河岸、贴腹爬行、晒太阳,以及从水边突然扑出的动作。地蜥鳄科属于鳄形类,但保存最好的化石指向另一条路。到晚侏罗世,这一支已经深入海中,旧的岸线模板开始失效:甲胄消失,皮肤变得光滑,四肢更像水翼,尾部带有尾鳍,盐腺则处理了河流鳄类在完整海洋尺度上不会面对的生理难题。[1][2][3]

因此,地蜥鳄科更适合放进演化和谱系脉络中阅读,简单分类条目会把问题收窄。问题的核心不在“那种奇怪的海洋鳄鱼是什么”。更尖锐的问题是,一支鳄形类要改变多少套身体系统,才能离开沿岸动物的位置,成为远洋动物。答案不落在某一个夺目的性状上。它是一整套改变:流体力学皮肤、缩减或消失的皮内骨板、尾部推进、改变后的四肢和骨盆、渗透调节,以及一种不要求把身体拖上陆地的繁殖策略推断。[1][3][4]

Cricosaurus albersdoerferi 化石骨架照片,标本展示在浅色石板上,可见头骨、躯干、四肢和长尾。
来自 Solnhofen 地区的一件 Cricosaurus albersdoerferi 骨架照片,把论证固定在化石证据上。这个动物已经超出带装饰尾巴的鳄鱼图像;整副身体都为水而重新安排。[2][5]

这一谱系跨过了真实门槛

海鳄类是海生鳄形类,但它们跨过的边界并不相同。Teleosauroidea 仍然更接近长吻、披甲、临近岸线的鳄鱼形象。地蜥鳄科走得更远。Spindler 及同事把 Metriorhynchidae 描述为唯一显示高度远洋生活适应的主龙类,这项判断有分量,因为主龙类还包括鳄类、翼龙、恐龙和鸟类,通常不会被列入经典开放海洋爬行动物阵容。[1]

这种差别在皮肤上清楚可见。在早期海鳄类中,皮被仍可保持鳄类样式,盾片和皮内骨板延续熟悉的甲胄系统。[1] 在地蜥鳄科中,来自多个标本、至少三个属的证据显示出另一种统一皮肤类型:缺少盾片或鳞片,由褶皱表面和横向纤维加固。[1] 这种差异超出外观。甲胄、盾片和鳞片会影响阻力、柔韧性、体温调节和肌肉支撑。失去这些覆层,动物与水的关系就在身体表面发生改变。

由此看,“海洋鳄鱼”这个简写过于粗钝。一条鳄鱼可以游得很好,却仍停留在淡水或岸线动物的身体安排之中。地蜥鳄科进入了另一个工作状态:身体表面本身成为流线型海洋解法的一部分。

光滑皮肤就是证据

软组织记录在这里格外重要,因为只看骨骼,会把地蜥鳄科显得没有实际变化那么深。长颅和齿列仍然容易引向爬行动物掠食者的读法。但皮肤把投入海洋的程度推到另一级。Spindler 及同事 2021 年关于皮被的研究记录了地蜥鳄科光滑、柔韧、缺少盾片的皮肤,并记录了作为加固结构的笔直横向纤维。[1] 他们还描述了一种下歪型尾鳍,在宽泛功能上可与其他海生爬行动物的尾鳍安排相比较。[1]

与鱼龙和蛇颈龙的比较有用,但边界要守住。地蜥鳄科没有变成换名的鱼龙。它们从鳄形类起点抵达了相似的流体力学问题。趋同因此更有意思。不同祖先来源的动物反复用光滑皮肤降低阻力,并重组推进表面时,化石记录的重心落在海洋设计压力,超出一次性怪异事件。

同一研究也保留了限制。某些皮肤痕迹可解释为附生生物留下的瘢痕、类似藤壶或帽贝的附着痕,或其他愈合痕迹,但制造这些痕迹的生物尚未能确定。[1] 这层不确定性正有吸引力。远洋爬行动物的皮肤既是游泳表面,也是与海水、寄生生物、伤口和保存过程相接的活界面。化石让我们以不完整但直接的方式读到这个界面。

尾部把运动方式变成论证

新描述的 Cricosaurus albersdoerferi 骨架让尾部问题格外具体。Sachs 及同事描述了一件来自德国巴伐利亚 Painten 上启莫里阶 Torleite Formation 的关节相连、带软组织标本,将其命名为新种,并用它考察过去研究不足的地蜥鳄科尾部区域差异。[2] 这件标本重要,是因为完整的地蜥鳄科骨架稀少,尾部在历史上更容易被理想化,实际比较反而较少。

他们的描述强调德国南部 Cricosaurus 物种在颅骨、背侧神经棘、尾部偏折单元和尾鳍上的差异。[2] 这是一条有力的谱系脉络线索。当尾部架构在一组亲缘很近的物种内部出现差异,地蜥鳄科的游泳方式就呈现为持续演化的场域,已经超过一份复制到全群的定型模板。亲缘接近的动物可以在不同北特提斯泻湖环境中占据位置,同时在运动能力和取食方式上有所区分。[2]

这也防止我们把海生爬行动物讲得过平。常见叙述会写成:陆生动物入水,尾部变成尾鳍,事情完成。Cricosaurus 会拆开这种简化。尾鳍确实是海洋适应,但椎骨怎样弯折,神经棘和血棘怎样塑造尾鳍,软组织怎样附着,都会改变动物的游泳能力范围。[2] 这一谱系获得的并非只是海洋标签。它调校了推进系统。

盐腺让海水成为可居住环境

开放海域生活不能只靠游泳解决。一只吃海洋猎物、或摄入海水的爬行动物,必须处理盐。Fernandez 和 Gasparini 关于 Geosaurus araucanensis 的工作处在中心位置,因为它把渗透调节从推测带向化石解剖。他们的研究在数个个体中识别出排盐腺的自然铸型,材料包括成年、亚成年和幼年个体,并认为这些腺体已经充分增大,足以指向很高排盐能力。[3]

这有两层意义。第一,盐腺让地蜥鳄科在生物学上更加海生。动物并非从淡水基线偶尔进入咸水;它的头部已经携带维持海洋环境中体内化学平衡的硬件。[3] 第二,幼年证据很重要。幼年个体已经拥有大型盐腺,岸线鳄鱼类比中那种受庇护、非海洋的育幼场假设就受到限制。[3]

盐腺证据也帮助排列过渡次序。Fernandez 和 Gasparini 把鳄形类的海洋适应描述为一条生理序列:从淡水,到沿海或河口习性,再进入远洋生活;化石记录显示,远洋阶段到早中侏罗世已经达成。[3] 这条线索有用,因为它把地蜥鳄科放回一段漫长过渡之中,摆脱侏罗纪奇观式的瞬间解释。它们的开放海域身体,是骨骼变化和生理变化共同拼装出来的。

繁殖让鳄鱼类比承受最大张力

最难处理的边界是繁殖。现生鳄类在陆地产卵。如果地蜥鳄科只是尾巴更好的水生鳄鱼,它们仍需要离水、筑巢、再返回海中。Herrera 及同事采用反向归纳式方法检验繁殖策略,直接处理这个假设。他们并未宣称有胚胎直接证据;问题被设定为:哪一种假说会被身体方案抵触。[4]

他们的结论有意偏离常规,却很重要。他们排除地蜥鳄科卵生,是因为颅后身体与为产卵展开有效陆上移动相矛盾。缩减的盆带、改变后的四肢、漫长的下歪型尾部和骨组织微观结构,都不支持类似海龟或鳄类的上岸模型。[4] 他们还指出,Cricosaurus araucanensis 的骨盆区域在宽泛功能上接近其他胎生中生代海生爬行动物所见模式。[4]

这层论证没有伴随怀孕地蜥鳄科化石。古生物学家还没有发现这样的化石。主张的边界需要保留:在卵生要求一种陆地行为、而骨架又难以承担这种行为时,胎生成为支持度更高的繁殖策略推断。[4] 即便保持这个边界,结论也足以改变谱系图像。一支推断可在水中完成繁殖的鳄形类,已经把生命周期本身移到离岸处。

整套改变说明了什么

地蜥鳄科之所以重要,是因为它们显示,主龙类历史中的鳄类分支具有比现生鳄类所提示的更强海洋潜力。它们走向完全远洋,靠的是多处同步改变。皮肤失去带盾片的甲胄表面,获得更光滑、由纤维加固的皮被。[1] 尾部成为带尾鳍的推进装置,并在物种层面保留差异。[1][2] 头骨保存了盐腺证据,强到足以让海洋化学进入化石故事。[3] 骨盆、四肢和尾部让陆地产卵变得足够困难,胎生因此成为更连贯的推断。[4]

这一整套改变也说明,为什么化石照片不只是视觉材料。装架或保存在石板中的地蜥鳄科骨架,会促使读者越过熟悉的鳄鱼词汇。那具长身体已经脱离旧河流掠食者被拉长后的新奇想象。它记录的是多套系统重新分配:体表、推进、盐分平衡、取食和繁殖。每套系统都有各自的证据和不确定性,但合在一起指向同一个方向。

因此,阅读地蜥鳄科的最好方式,并非把它们写成“海上的鳄鱼”。更合适的读法,是把它们看作中生代最强的一组检验之一:当水不再只是栖息地,而成为完整运行环境时,一条谱系可以移动到多远。

来源

  1. Frederik Spindler, Rene Lauer, Helmut Tischlinger, and Matthias Mauser, "The integument of pelagic crocodylomorphs (Thalattosuchia: Metriorhynchidae)," Palaeontologia Electronica 24(2):a25 (2021).
  2. Sven Sachs, Mark T. Young, Pascal Abel, and Heinrich Mallison, "A new species of Cricosaurus (Thalattosuchia, Metriorhynchidae) based upon a remarkably well-preserved skeleton from the Upper Jurassic of Germany," Palaeontologia Electronica 24(2):a24 (2021).
  3. Marta Fernandez and Zulma Gasparini, "Salt glands in the Jurassic metriorhynchid Geosaurus: implications for the evolution of osmoregulation in Mesozoic marine crocodyliforms," The Science of Nature 95 (2008): 79-84.
  4. Yanina Herrera, Marta S. Fernandez, and Zulma Gasparini, "Morphology of the sacral region and reproductive strategies of Metriorhynchidae: a counter-inductive approach," Earth and Environmental Science Transactions of The Royal Society of Edinburgh 106(4) (2017).
  5. Ghedoghedo, "File:Cricosaurus albersdoerferi.jpg," Wikimedia Commons file page for the fossil photograph used in this article.