骨組織學研究解密水龍獸生存策略

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新疆水龍獸的骨組織顯微結構

近日，中國地質大學（武漢）副教授韓鳳祿與中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員劉俊、副研究員趙祺合作完成了對新疆地區水龍獸骨組織學的初步研究，并得出了一些有意義的結論，在線發表在PLOS ONE。

水龍獸是一類2米左右的體型中等的植食性二齒獸類，長相奇特。最顯著的特征是頭骨吻端向下強烈的彎曲，兩側各有一顆粗壯的犬齒。它們的化石非常豐富，特別是在2.5億年前的早三疊世全球分布。曾被當做大陸漂移最有利的證據而被人們所熟知。

二疊紀末生物經歷了顯生宙以來最大的一次生物滅絕事件，約有80%以上的物種消失。海洋酸化缺氧，陸地高溫干旱等極端氣候造成了海洋和陸地的生態系統的嚴重破壞。然而水龍獸是個特例，不但闖過了二疊——三疊紀生物滅絕線，而且在早三疊世迅速擴張，占據了大滅絕后動物群的75%的比例，在各個大陸都可見它們的身影。那么水龍獸有哪些生存策略使得它們能夠度過危機呢？

古生物學家對于水龍獸的生存策略有過很多研究。從外因上來看比如一些大型食肉動物的滅絕使得水龍獸較少受到食肉動物的威脅，另外水龍獸可能以一些新興的耐旱植物為食，所以食物充足。從內因上來看，有研究認為水龍獸有較強的呼吸能力可以適應極端天氣。另外水龍獸可以穴居，以避免身體直接暴露在惡劣的環境里，還有人統計了水龍獸的體型，發現它們在早三疊世變小了，這樣就可以減少身體的消耗。水龍獸的這些生理特征是否準確呢？我們可以從骨組織學中找尋一些答案。

骨組織學是對骨骼化石，特別是肢骨中段進行顯微切片觀察，通過觀察脈管、骨膠原纖維以及生長停滯線來判斷個體的生長速率和生長發育階段等。骨組織學的研究在南非的水龍獸比較詳細。

研究結果表明，水龍獸具有類似于現代哺乳動物的較快的生長速率，但有學者認為之前提出的水龍獸的小型化可能是一種假象。因為骨組織學顯示晚二疊世的水龍獸多數具有在亞成年期才會出現的生長停滯線，早三疊世時期水龍獸大多沒有，表明在晚二疊世時期水龍獸死亡時多數已經達到至少亞成年了，而在三疊世時期它們多數在幼年期就已經死亡了，也就是說還沒有達到成年的體長，因此也就看著小了。那么水龍獸在其他地區的生長情況又是如何呢？

在我國新疆地區早三疊世地層中也產出大量的水龍獸化石，但還沒有進行過系統的骨組織學研究。

該研究系統采集了不同大小的7個水龍獸個體的肢骨，制作切片進行觀察和測量，并與其他地區的水龍獸進行對比。識別出水龍獸個體發育的三個階段：幼年，亞成年早期和亞成年晚期。豐富的脈管形態和高的脈管密度證明了水龍獸能夠快速生長。它們在亞成年個體中出現生長停滯線和平行纖維骨，代表了生長的明顯減慢，但仍然繼續生長，沒有達到體成熟階段。

與南非卡魯盆地相同時代的水龍獸相比，新疆水龍獸死亡時的體型更大，且多數具有生長停滯線。這說明新疆水龍獸在死亡時多數已經達到亞成年階段。這可能代表了兩地環境的差異。當時的新疆大概在北緯35°。而南非在南緯60°，更靠近極地。之前的一些沉積學研究也指示南非早三疊世是一種干旱炎熱的氣候，而新疆地區則相對濕潤一些。因此多數南非水龍獸死亡時沒有達到成年可能和相對惡劣的環境有關。當然這個結論還需要更多數據的支撐。

該研究受到中國科學院院戰略性先導科技專項（B類）及國家自然科學基金等項目的資助。