蜥腳下目

蜥腳下目(学名:)又稱蜥腳亞目龍腳下目真蜥腳亞目,在希臘文裡意為「有蜥蜴般的腳」,是蜥臀目的一個下目,是由奧塞內爾·查利斯·馬什在1878年建立。

蜥腳類恐龍具有小型頭部、長頸部、長尾巴、以及粗壯的四肢。牠們是目前已知陸地上出現過的最巨大動物,包括許多知名的屬,如迷惑龍(原名為雷龍)、腕龍、梁龍等。蜥腳類恐龍首次出現於三疊紀晚期(2億1000萬年前),牠們當時的外表類似基础蜥腳形亚目恐龍。到了侏儸紀晚期(1億5000萬年前),蜥腳類恐龍的分布廣泛,尤其是梁龍科與腕龍科。只有泰坦巨龍類存活到白堊紀晚期,但牠們幾乎分佈於全球。然而,泰坦巨龍類與其他非鳥類的恐龍在白堊紀-第三紀滅絕事件中滅絕了。蜥腳下目的化石在各大陸都有發現,包含南極洲。

但是,很少發現完整的蜥腳類化石。許多物種,尤其是最大型的物種,僅發現相關聯或是非天然狀態的骨頭。許多接近完整的標本都缺乏頭部、尾巴末端、以及四肢。蜥腳下目和原蜥腳亞目都屬於蜥腳形亞目,他們和絕大多數恐龍都屬於蜥臀目。

體徵
蜥腳類恐龍是植食性四足動物,通常擁有長頸部與匙狀牙齒。牠們擁有小型頭部、巨大身體、通常擁有長尾巴。牠們的後肢粗壯、筆直,後腳掌有五個腳趾,只有內側三、四趾具有趾爪。與後肢相比,前肢較為修長,前腳掌只有拇指有大型指爪。大部分科普書籍的想像圖,在這些無趾爪的位置加上蹄狀趾爪。在蜥腳類恐龍之中,近側尾椎有高度可鑑定性。

蜥腳類恐龍的部分背椎移到頸部的位置,導致頸部至少有12節脊椎,延長了頸部長度。脊椎的神經棘形狀可容納韌帶,以協助抬高頸部與支撐頭部重量。尾椎至少有44節。柱狀四肢演化成可支撐龐大身體重量,踝部有軟骨可緩衝、避震。前肢有五根指頭,但指頭骨頭數量減少。牠們以腳趾行走,腳掌離地且有肉墊支撐重量。大型鼻開孔位於頭顱骨的後段。而恥骨或許可能支撐大型腸道。

體型
(紅)、馬門溪龍(綠)、超龍(橘)、梁龍(紫)、富塔隆柯龍(藍)]]
蜥腳下目的最明顯特徵是牠們的體型。即使是侏儒型的蜥腳類恐龍,例如歐羅巴龍的身長可能達5到6公尺,也是牠們所處生態系統中最大的動物之一。唯一可以在體型上與牠們匹敵的是鬚鯨科動物,例如藍鯨。但與鯨魚不同的是,蜥腳類恐龍全都生存在陸地上。有些蜥腳類恐龍的頭部維持在低高度,例如梁龍科;而其他蜥腳類恐龍則維持在很高的高度,例如圓頂龍。

蜥腳類恐龍的身體外形並沒有其他恐龍多樣化,原因可能是體型限制,但牠們仍擁有許多種類。有些蜥腳類恐龍擁有極長的尾巴,例如梁龍科,牠們可能將尾巴當作鞭子般揮打,末端可產生音爆,或是造成掠食動物的傷害。在化石較為完整的蜥腳類恐龍中,超龍可能是最長的恐龍,身長可達33到34公尺,但其他如地震龍、舊紀錄保持者梁龍也擁有極長的身長。易碎極巨龍(舊稱易碎雙腔龍Amphicoelias fragillimus)只發現一個脊椎骨,但身長可能達到55到60公尺,比藍鯨還長,但易碎極巨龍的唯一化石卻在敘述不久後遺失了。而目前最長的陸地脊椎動物是網紋蟒,身長只有8.7公尺。
洪堡博物館的長頸巨龍(原名布氏腕龍)骨架模型,是目前全球最高的骨架模型]]
其他蜥腳類恐龍,例如腕龍科,擁有高肩膀與極長頸部,使牠們的身高非常高。波塞東龍可能是最高的恐龍,身高可達18公尺。而原本的頸部最長恐龍為馬門溪龍,身長有22到26公尺。而目前最高的動物是長頸鹿,身高只有4.8到5.5公尺。

其他體型特別大的蜥腳類恐龍包含:阿根廷龍的體重為80到100公噸之間,可能是最重的恐龍;富塔隆柯龍、潮汐龍、安第斯龍、南極龍、銀龍等大型恐龍的體型接近阿根廷龍。有些泰坦巨龍類可能更重,如巨體龍的體重可能為175到220公噸之間,但證據很少。而目前最大的陸地動物為非洲象,體重不超過10公噸。

最小型的蜥腳類恐龍包含:歐姆殿龍(4公尺)、侏儒種泰坦巨龍類馬扎爾龍(5.3公尺)、以及侏儒種腕龍科的歐羅巴龍(6.2公尺)。發現於德國的歐羅巴龍,其小型體型可能是因為島嶼環境隔離而造成的。梁龍科的短頸潘龍擁有非常短的頸部,是梁龍科中最短的物種。其他蜥腳類恐龍的頸部可生長到背長的四倍,但短頸潘龍的頸部比牠們的身體還短。

四肢與腳掌
蜥腳類恐龍是群體型巨大的四足動物,因此四肢能夠承受相當大的重量。蜥腳類恐龍與現代大型四足動物(例如大象)的前腳結構不同。牠們的前腳掌骨頭以垂直方式排列、接觸地面;而大象的前腳掌骨頭往兩側稱開,形成寬廣的腳掌,手指骨頭縮短。原始蜥腳類恐龍(例如火山齒龍、巨腳龍)的手部骨頭仍往兩側稱開,具有腳指。

蜥腳類恐龍的掌骨以半圓形、垂直地面方式排列,所以牠們的前腳足跡呈馬蹄狀。根據足跡化石,蜥腳類的前腳掌沒有肉墊,與大象不同。大部分蜥腳類只有拇指具有明顯的指爪,功能仍未知。梁龍科的拇指指爪最大;而腕龍科的拇指指爪最小,某些足跡化石甚至無法辨認出拇指指爪。

除了早期物種(如詹尼斯龍),泰坦巨龍類沒有拇指指爪。泰坦巨龍類是最特殊的蜥腳類恐龍,除了沒有指爪,前腳掌的指骨都已退化、消失。泰坦巨龍類的前腳掌只有柱狀的掌骨。

根據葡萄牙發現的足跡化石,至少某些蜥腳類恐龍(可能屬於腕龍科)的前腳掌的底部、側邊,覆蓋者小型的長刺狀鱗片。泰坦巨龍類的掌骨底部(接觸地面端)的形狀寬廣、呈方形,某些標本的前腳掌保存了軟組織,顯示泰坦巨龍類的前腳掌可能具有肉墊。

氣囊
如同獸腳亞目與鳥類,蜥腳類恐龍的脊椎內部具有複雜的凹處、洞孔、空室,生前可能包含氣囊,類似鳥類的呼吸系統。早期蜥腳類恐龍只有頸椎具有氣腔,新蜥腳類的薦椎也出現氣腔。梁龍超科與泰坦巨龍類也個別發展出前段尾椎的氣腔。

在蜥腳下目的研究歷史早期,古生物學家就已辨認出這些動物具有氣腔。在19世紀晚期命名的鳥面龍(Ornithopsis),曾經因為脊椎的空腔,而被認為是種翼龍類。

,一種身體覆蓋裝甲的泰坦巨龍類]]
身體裝甲
有些蜥腳類恐龍擁有由皮內成骨形成的裝甲(例:薩爾塔龍、葡萄園龍)。有些屬的背上擁有尖刺(如奧古斯丁龍),而其中幾屬擁有尾槌(蜀龍)。

古生物學
生態位
最初發現蜥腳類恐龍的化石時,許多科學家將牠們與現代鯨魚互相比較、參照。19世紀到20世紀早期的大部分相關研究,認為這些史前大型爬行動物的體型過大,無法在陸地上行動,因此認為牠們應該是水生動物。在1970年代以前,大部分古生物想像圖,將蜥腳類恐龍描繪成完全水生或半水生動物。在1950年代,開始有古生物學家質疑蜥腳類恐龍是否是水生動物,如果牠們的身體沉浸於水面下,極大壓力將造成肺臟與心臟的傷害。此外,大部分早期研究只注意到蜥腳類恐龍的巨大體型,而忽略牠們骨骼內部的氣囊空間。在1878年,古生物學家愛德華·德林克·科普曾提到蜥腳類恐龍的骨骼結構類似浮筒。

在1970年代,開始有古生物學家研究蜥腳類恐龍的多氣囊骨骼、水生生活方式之間的關係。羅伯特·巴克等人根據蜥腳類恐龍的多氣囊骨骼、沈積學與生物力學的證據,而提出蜥腳類恐龍其實是主要生存於陸地的動物。在2004年,D.M. Henderson提出蜥腳類恐龍的骨骼具有非常多氣囊空間,如果牠們進入水體時,浮力會讓牠們浮在水面、無法完全沉浸於水面之下。另一方面,由於牠們的身體不會完全位於水面下方,巨大壓力不會壓迫牠們的內臟器官。

在2009年,一群科學家試圖研究蜥腳類恐龍為何會以不同年齡層來群體行動。根據牙齒的磨損程度顯示,成年、幼年蜥腳類恐龍會以不同植物為食。研究人員推測,成年、幼年蜥腳類恐龍分別以群體行動,是尋求不同種類的食物來源。而成年與幼年個體的巨大差距,也可能影響牠們攝取植物的方式,並使牠們採取分別群體行動的方式。

目前古動物學家還不清楚哪些物種會採成年、幼年個體集體行動,哪些物種會採取不同年齡層分開行動。需要更多的群體行動證據,才能清楚研究出蜥腳類恐龍的群居行為模式。美國自然歷史博物館的一個重龍著名骨架模型,便是採用這個假設而重建。一個2005年的研究假設,如果蜥腳類恐龍已適應偶爾以二足方式站立,那牠們的前肢腳掌應該會有因為壓力性骨折(Stress fracture)。然而,在檢驗過眾多的蜥腳類骨骸後,沒有發現相關的證據。
美國自然歷史博物館]]
如果蜥腳類恐龍以三角架方式站立,應該會有巨大的重量施加在尾巴的脈棘(Haemal spine)上。隨者蜥腳類恐龍的成長,牠們的體重也隨之增加,當牠們以後腳站立時,這些脈棘會承受越來越多的重量,直到某些脈棘發生壓力性骨折,這將讓蜥腳類恐龍以後腳站立時感到痛苦,而因此必須改採四足方式。當蜥腳類恐龍過重而無法後腳站立時,牠們可能發展出較為安全的方式以避免用後腳站立。在蜥腳類恐龍的尾椎上曾發現骨折的脈棘。

在2009年,Heinrich Mallison研究不同蜥腳類恐龍以三腳架方式站立的可能性。他發現某些被認為是以後肢站立的特徵,例如泰坦巨龍類的左右腳間距寬,其實並不代表牠們能夠用後肢站立。Mallison分別指出,泰坦巨龍類的脊柱關節靈活,如果以三腳架方式站立,脊柱的靈活關節會使牠們無法穩定站立,除非背部有大量肌肉輔助。而腕龍科的身體重心位在身體前半段,也使牠們無法以三腳架方式站立。梁龍科似乎較有可能以三腳架方式站立。梁龍科的頸部關節靈活、身體重心位在臀部、骨盆結構穩固、以及尾椎的形狀,可能允許尾巴負擔部分的重量。Mallison推測,梁龍科比大象更適合偶爾以後腳站立。Mallison更主張,當牠們偶爾以後肢站立時,四肢骨頭並不會發生壓力性骨折。此外,心臟若將血液輸送至高舉的頭部,血壓將高達700毫米汞柱,牠們的心臟大小必須是鯨魚的15倍。有學者主張,梁龍、迷惑龍等蜥腳類恐龍進食時,身體的位置保持不動,藉由長頸部的左右移動,以大範圍的低矮植被為食。

抱持反對意見的學者,認為蜥腳類能夠以S狀方式高舉頸部。在2009年,一個研究提出所有四足類都能夠將頭頸部高舉,以警戒四周的環境。研究人員也發現,梁龍的頸部可以下垂至45度。

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足跡化石與移動方式
目前已在許多大陸發現蜥腳類的足跡化石。古動物學家藉由這些足跡化石,可以研究蜥腳類的前肢、後肢功能。蜥腳類的前肢足跡小於後肢足跡,前肢足跡的形狀常為新月狀。

根據左右足跡的間距,蜥腳類恐龍的足跡化石可分為三種型態,分別為:狹窄間距、中等間距、寬間距,可推論出不同的移動方式。

科學家們過去一度認為蜥腳龍類必須棲息在湖泊或沼澤中藉水漂浮。不過在找到化石足跡後,就推翻了這個說法。蜥腳類的足跡寬度間隔狹窄,證明牠們的四肢位於身體正下方,而非像蜥蜴與烏龜般向兩側張開。在2002年,科學家發現這顆牙齒屬於蜥腳下目恐龍。但是,這個學名的建立早於林奈氏分類系統的建立,而且已經超過50年不曾被任何科學期刊使用,而且是個根據牙齒而被建立的學名,因此本身也是個無效的遺失名。

在1841年,理查·歐文根據稍早發現的大型零散骨頭,認為是種未知的大型海生爬行動物,是現代鱷魚的近親,於是命名為鯨龍(Cetiosaurus),意為「鯨魚蜥蜴」。同時,他將兩顆心臟形狀的牙齒,判斷是種未知的大型爬行動物,並命名為央齒龍(Cardiodon)。鯨龍與央齒龍成為最早被科學方式敘述、命名的蜥腳類恐龍。但在1842年,理查·歐文建立恐龍(Dinosauria)一詞,並當時沒有包含鯨龍與央齒龍。

在1850年,吉迪恩·曼特爾重新研究數個被歸類於鯨龍的骨頭,他發現其腿部骨頭具有髓腔,這是種陸地動物的特徵。曼特爾將這些骨頭建立為畸形龍(Pelorosaurus),屬於恐龍。但是曼特爾並沒有發現畸形龍與鯨龍的相似處。自從1870年代開始,美國發現更多、更完整的蜥腳類化石(尤其是迷惑龍、圓頂龍),古生物學界才拼湊出這些大型爬行動物的外形。在1877年,John A. Ryder繪製圓頂龍的重建圖,這是第一個蜥腳類恐龍的重建圖。同樣在1877年,理查德·萊德克根據在印度發現的零散脊椎,命名為泰坦巨龍(Titanosaurus),這是首次在南方大陸發現的蜥腳類恐龍:

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以下演化樹來自於迪亞戈·玻爾(Diego Pol)等人的2011年研究:

參考資料
延伸閱讀

  • Bob Strauss, 2008, [http://dinosaurs.about.com/od/typesofdinosaurs/a/sauropods.htm Sauropods: The Biggest Dinosaurs that Ever Lived] , The New York Times
  • Kristina Curry Rogers and Jeffrey A. Wilson, 2005, The Sauropods: Evolution and Paleobiology, University of California Press, Berkeley, ISBN 978-0-520-24623-2
  • Upchurch, P., Barrett, P.M. and Dodson, P. 2004. Sauropoda. In The Dinosauria, 2nd edition. D. Weishampel, P. Dodson, and H. Osmólska (eds.). University of California Press, Berkeley. pp. 259–322.

外部連結
*[https://web.archive.org/web/20061210141631/http://dinodata.net/Dd/Namelist/CLASSIF/Sauropoda.htm 蜥腳下目的詳述] - DinoData
*[https://web.archive.org/web/20070929132827/http://www.palaeos.com/Vertebrates/Units/330Sauropodomorpha/330.200.html 蜥腳下目的特徵] - Palaeos
*[https://web.archive.org/web/20090425151759/http://www.thescelosaurus.com/sauropoda.htm 蜥腳下目的分類系統] - Thescelosaurus!
*[https://web.archive.org/web/20091205215252/http://www.sauropod-dinosaurs.uni-bonn.de/deutsch/index_dt.htm 蜥腳下目的生理與演化

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