史前海洋顶级捕食者,在娘胎内靠吃弟弟妹妹长大?(图)

Daphane

來源:科学大院


有一种鲨鱼号称“地球史上最强悍的海洋生物”，它们主要以鲸为食，咬力是古今动物之最，能轻松咬断鲸鱼的脊骨，它们就是——巨齿鲨。一种大致生活在2800万年前至150万年前新生代海洋中的史前生物。

（电影《巨齿鲨》海报）

据最新一项研究，巨齿鲨不仅出生时体长可达两米，还会在母鲨的子宫内通过吃弟弟妹妹长大，真可谓“本是同根生，相煎何太急”。

巨齿鲨，它是谁？

巨齿鲨（学名为Otodus megalodon）是史前海洋中的巨型鲨鱼，比现在海洋中的最大鲨鱼大白鲨还大很多，也更为凶猛。

它们体长可达16米以上，体重可达40多吨，大约是五头成年大象的重量。它们以巨大的牙齿著称（单颗牙齿可达18厘米长），且牙齿上还长有细密的锯齿，拥有这种“捕食利器“的它们被认为是“地球历史中具有最强撕咬力的动物”，也是同时代海洋生态系统中的顶级捕食者。


巨齿鲨的牙齿VS大白鲨的牙齿（图片来源：Wikipedia）

巨齿鲨属于鼠鲨科，这个科的鲨鱼常具有“逆流交换器”的恒温结构，让它们能够在寒冷的水体中保持体温，就像现生的大白鲨一样，巨齿鲨也能够根据水温的下降或升高来调整自己的体温。因此，作为有史以来最强大的海洋捕食者，巨齿鲨全球广布。

从牙齿到脊椎骨，它的年龄是？

此前，人们对巨齿鲨的了解（如：个体尺寸），主要来源于其牙齿的化石记录。因为巨齿鲨的牙齿极为坚硬且数量众多，经常是仅有它们被石化而保存为化石。巨齿鲨的口中有5、6排牙齿，数量可达近千颗。通常第一排牙齿投入使用，后面的牙齿处于“预备役”状态，牙齿的替换生长非常迅速，一生中会有上万枚牙齿。因此，巨齿鲨的牙齿经常被发现也不足为奇。

而巨齿鲨的骨骼由软骨组成，并不是坚硬的骨头，因而石化保存并不容易。所以一直以来，人们关于它们的繁殖方式及个体生长模式，知之甚少。但是，巨齿鲨的脊椎骨，相对于其它骨骼稍微坚硬一些，因此偶尔可以被保存为化石。

稀有脊椎骨化石的发现及研究，是可以揭示史前巨齿鲨秘密的更重要手段之一。正如植物的树干有年轮，通过数年轮可以推算植物的年龄。科学家发现巨齿鲨的脊椎骨有生长带，可以为推算其年龄提供信息。


巨齿鲨脊椎骨的横断面，示生长带，比例尺10厘米。（据Shimada et al., 2021）

近期，芝加哥德保罗大学(DePaul University) 的Shimada博士及其同事对保存在比利时皇家自然科学研究所的一只体长约9.2米的巨齿鲨化石展开了深入研究。1月11日，该研究成果发表在国际期刊杂志《Historical Biology（历史生物学）》。而这条用于研究的巨齿鲨化石标本于十九世纪六十年代，在1500万年前的沉积地层中被发现。

通过对脊椎骨中生长带的辨识，Shimada等科研人员推测：这只巨齿鲨死亡时大约46岁。更为重要的是，推算其在出生时已达体长两米！他们通过研究这一巨齿鲨化石的脊椎骨，推测巨齿鲨在不同生长阶段的身体尺寸大小，认为巨齿鲨的寿命约88-100岁。

保存于比利时皇家自然科学研究所的巨齿鲨椎骨化石，通过X射线扫描技术展示的年生长带。图示这条巨齿鲨出生和死亡时的侧影，并与普通成年人体大小相比较。

（图片版权：DePaul University/Kenshu Shimada）。

前文提到巨齿鲨全球广布，那中国有没有发现巨齿鲨的化石呢？目前为止，巨齿鲨的牙齿化石只在我国的台湾地区有所发现报道：在高雄的早中新世地层（距今约5、6百万年）中多次发现巨齿鲨的牙齿化石，大小可达10厘米以上。而在大陆其他地区，目前罕见巨齿鲨化石的发现报道，这可能与我国大陆地区在这一时期海洋沉积地层相对较少有关。

巨齿鲨的孕儿方式：“卵食生活”

巨齿鲨与现代海洋中的鼠鲨类鲨鱼一样，是卵胎生。即在体内受精后，受精卵在子宫内孵化，生长到一定大小后，再产下的“小宝贝”。巨齿鲨的育儿方式是“卵食生活(oophagy)”，即母亲延长抚养照顾胚胎的一种方式。最先成功孵化的受精卵将在巨齿鲨母亲的子宫内“称王”，之后的兄弟姊妹们只能被它们杀死并吃掉，未孵化的胚胎也会被它吃掉，这一现象也被称为“子宫内同类相食”。同时，母鲨的卵巢可能也一直在制造未受精的卵供“小王”食用，待长到一定时间，体长大约2米左右，母鲨的卵巢停止制造卵子，来到育儿地，将其产下。

出生时体长可达2米的巨齿鲨不仅可以成功地进行捕食，也可以进行部分自我防御。这也是“子宫内同类相食”的结果，即仅有较少的幼年巨齿鲨能够生存和发育，使得它们在出生时，个体已相当大，赋予了它们作为大型捕食者的竞争优势。

场景复原图：巨齿鲨胎儿（中间的巨齿鲨孕有一胎儿）可在母亲子宫中长到两米大。（图片来自《新科学家》杂志；版权ROMAN UCHYTEL/SCIENCE PHOTO LIBRARY）
鲨鱼也需要“托儿所”？

没错，刚出生的巨齿鲨婴儿不像成年个体一样在广海中游荡捕食，而是生活在一些特定的浅海地区，即它们的育儿地。在这些地区，幼年的巨齿鲨可以学习捕食，且不被其它大型捕食动物伤害。目前在许多地区的地层中，都发现了巨齿鲨有育儿地的化石证据，如西班牙、巴拿马（当时被海水淹没）等。育儿地为保护婴儿巨齿鲨的成活率提供了保障，有利于种群的繁衍。育儿地经常发现的牙齿都相对较小，显示属于未成年的婴幼巨齿鲨。

它为何灭绝？

巨齿鲨捕食的鲸鱼直到今天仍然遨游在全球各大洋。那么，为何巨齿鲨却走向了灭亡？对此科学家们众说纷纭。

在约300万年前，大地构造运动使得巴拿马地区抬升，南美洲和北美洲相连，但它切断了太平洋和大西洋之间的联系，使得深海洋流发生了巨大变化，相应地对地球气候产生了影响。地球变冷，进入了冰河时代，冰川作用使得海平面下降，海水变冷，前海栖息地变少，巨齿鲨育儿地被破坏。

同时，海水洋流的变化，上升洋流减弱，使得食物贫乏，鲸鱼数量显著下降，而作为顶级捕食者的巨齿鲨难以获得足够的食物更容易灭绝。一些幸存的鲸类开始转向富饶的极地海域生活。极为寒冷（近冰点）的极地海水对巨齿鲨而言乃是“生命禁区”，但温暖海域又相对缺乏猎物，这使得它们的生活难以为继，只能走向衰落。

此外，鲸类在演化当中，也产生了各种迅猛的大型肉食种类，与巨齿鲨形成了正面竞争。尤其是200多万年前出现的智力出色、擅长团队合作的虎鲸类，可能给巨齿鲨带来了极大的生存压力。

作者单位：中国科学院南京地质古生物研究所

参考文献：

[1] Shimada K. et al., 2021. Ontogenetic growth pattern of the extinct megatooth shark Otodus megalodon—implications for its reproductive biology, development, and life expectancy. Historical Biologydoi.org/10.1080/08912963.2020.1861608

[2] Herraiz J.L. et al., 2020. Use of nursery areas by the extinct megatooth shark Otodus megalodon (Chondrichthyes: Lamniformes). Biology Letters 16: 20200746.

[3] Shah K., 2021. Megalodon sharks grew two meters long in the uterus by eating eggs. www. newscientist.com/artcle/2264340

[4] Weisberger M., 2021. Megalodon shark mamas had human-size cannibal babies. https://www.livescience.com/megalodon-babies-human-size.html

[5] 居氏鼬鲨，2020. 【巨齿鲨】沧海之皇的发掘之旅——巨齿鲨和大白鲨到底是什么关系？https://www.bilibili.com/video/BV1St4y1q7eB

[6]https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B7%A8%E7%89%99%E9%AF%8A