研究显示食草恐龙进化出备用牙齿来吃坚硬的食物

白垩纪末期，鸭嘴龙是地球上最先进的食草动物。新研究揭示了这些恐龙是多么贪婪，它们的平均牙齿在不到两个月的时间内就磨损殆尽，因为它们消耗了大量的植物。地球上一些最成功的食草动物一生中可能拥有数十万颗牙齿。

鸟足类恐龙包括禽龙、棱齿龙及其近亲，包括稀有的横齿龙。鸟足类恐龙最早出现在侏罗纪中期，但在白垩纪最为突出，当时它们成为世界大部分地区的主要食草动物。

这一转变让恐龙从小型的通才进化成为大型的、专门的“食草机器”，堪比现代的牛和羊。这项研究由匈牙利罗兰大学的阿提拉·奥西博士领导，结果表明，恐龙之所以能进化出如此大的食草机器，是因为它们进化出了大量替代牙齿，这使得它们能够大量进食最坚硬的植物。

“鸟足类的牙齿和颌骨在进化过程中发生了巨大变化，”阿提拉说。“早期的鸟足类成员，比如禽龙，需要200多天才能长出牙齿，而且至少需要这么长时间才能通过咀嚼磨损牙齿。但到了白垩纪末期，鸭嘴龙的牙齿磨损只需要50天。”

“我们认为这是因为后来的鸟足类恐龙必须以坚硬的植物为食，而这些植物会迅速侵蚀它们的牙齿。由于牙齿磨损速度极快，这些恐龙就需要在头骨中堆积牙齿，以免饿。”

到白垩纪末期，鸭嘴龙的牙齿已经排成一排，排列紧密，但由于食用坚硬的植物，牙齿磨损很快。图片来源：AttilaŐsi

成为顶级食草恐龙

虽然食草是动物最常见的生活方式之一，但吃植物却出奇地困难。与容易在肠道中分解的肉类不同，植物通常由难以消化的坚韧纤维和复合碳水化合物组成。

牙齿是这场饮食战争的前线，它将植物分解成小块，以便肠道细菌能够更有效地分解它们。然而，正如合著者保罗·教授解释的那样，这会对牙齿造成损害。

“食草动物的一生中，牙齿都会逐渐磨损，”保罗说。“这给一些哺乳动物(如大象或牛)的寿命设定了上限。一旦牙齿脱落，动物就无法再进食，因此就会亡。”

“这对爬行动物来说不是问题。它们能够不断长出新牙齿，一旦前一颗牙齿磨损，替换牙齿就会从下方冒出来。因此，恐龙牙齿是常见的化石，使它们成为研究这些动物如何进化的宝贵方法。”

研究小组对鸟足类恐龙的牙齿和颌骨特别感兴趣，这些恐龙最终成为地球上最先进的食草动物之一。通过研究保存完好的头骨，他们能够追踪恐龙头骨如何发展成越来越复杂的形状，更适合吃植物。

“随着它们的进化，我们可以看到它们的食草适应能力的复杂性不断增加，”保罗解释道。“一开始，它们的牙齿只有一排，相当简单，磨损有限，这可能是因为这些恐龙专注于水果和较软的植物。”

“当鸭嘴龙进化时，它们的牙齿数量大大增加，一侧长出巨大的刀片状边缘，后方有一系列脊状物。这种结构是这些恐龙所独有的，使上下牙齿在相互磨合时保持锋利。”

后来，鸟足类动物的下颚也以新的方式移动，能够前后左右滑动，使它们能够将植物磨得更细。它们的身体也变得更大，能够容纳更大的肠道，从而更有效地释放植物内的营养物质。

不同的恐龙采用不同的食草方式。但研究小组注意到，一些鸟足类恐龙，如腱龙科和它们更先进的禽龙科近亲，都遵循着惊人相似的进化路径。他们认为这是趋同进化的一个例子。

“大约1.1亿年前，这些鸟足类动物迅速进化出一系列相似的特征，”保罗解释道。“它们的牙齿数量增加，颌骨咬合更紧密，长出了更多的替换牙齿，使它们成为更有效的食草动物。”

“我们还发现有角恐龙也有这种现象，包括三角龙等物种。我们很容易推测这些变化的发生是出于类似的原因。”

坚硬的植物会在牙齿上留下划痕，而坚硬的种子则会在牙齿上形成凹坑。图片来源：AttilaŐsi

鲜花能起到作用吗?

虽然早白垩世环境发生变化的证据确凿，但要找出确切原因却颇具挑战性。为了尝试找出潜在原因，研究小组检查了恐龙牙齿的磨损区域(称为磨损面)，以寻找微观变化的迹象。

阿提拉说：“早白垩世之前，鸟足类动物的牙齿上有很多大坑。这表明它们吃了大量植物种子，而且通过在靠近地面的地方进食，可能还摄入了大量的灰尘和土壤。”

“后期形成的凹坑变少了，划痕变多。这表明它们现在吃的是较硬的植物，或者以不同的方式进食。”

恐龙并不是主动改变饮食习惯的，而是一种可能的解释是某些植物变得更加普遍。花卉的出现可能是导致这一现象的原因，但这与现有证据并不完全相符。

“虽然开花植物在这个时候开始多样化是值得怀疑的，但当时它们仍然相当罕见，”保罗说。“事实上，直到白垩纪晚期，马尾草、蕨类植物和针叶树对寻找食物的恐龙来说更为常见。”

“由于植物和恐龙化石记录之间的联系非常困难，我们不太可能获得足够详细的证据来证明两者之间存在联系，即使这是一个非常有趣的想法。”

在完成鸟足类恐龙研究后，研究团队希望逐渐将研究范围扩大到其他食草恐龙，如甲龙或角龙。这可以让我们更好地了解这些爬行动物为何如此成功，以及进化如何塑造了不同群体的饮食。

阿提拉说：“我们希望能够对其他恐龙进行取样，看看我们在鸟足类恐龙身上发现的体型增大、牙齿数量增加和牙齿磨损变化的趋势是否更为普遍。如果我们能够找出当时食草动物正在经历的变化，这将使我们有更好的机会了解这些恐龙在中生代生态系统中的地位。”