刃齒虎的咬合能力研究揭示劍齒食肉動(dòng)物咬合背后的科學(xué)原理

劍齒動(dòng)物的熱圖上的冷色表示較低的應(yīng)力和較高的力，特別是咬合研究咬合在較高角度咬合時(shí)。資料來源：Massimo Molinero
（神秘的揭示劍齒深圳南山（外圍）資源聯(lián)系方式vx《749-3814》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)地球uux.cn）據(jù)cnBeta：比利時(shí)列日大學(xué)EDDyLab的博士生Narimane Chatar帶領(lǐng)一個(gè)研究小組研究了Smilodon（刃齒虎）的咬合能力，這是食肉一種已滅絕的食肉動(dòng)物，與現(xiàn)代貓科動(dòng)物有關(guān)。動(dòng)物的科通過利用先進(jìn)的背后3D掃描和模擬技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)盡管Smilodon的學(xué)原牙齒尺寸很大，但它們?nèi)绾文軌蛴行У匾Ш稀Ｈ旋X
在它們的咬合研究咬合深圳南山（外圍）資源聯(lián)系方式vx《749-3814》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)進(jìn)化過程中，古代食肉哺乳動(dòng)物形成了多種多樣的揭示劍齒頭骨和牙齒形狀。然而，食肉很少有像標(biāo)志性的動(dòng)物的科劍齒貓科動(dòng)物刃齒虎那樣引人注目的。其他的背后哺乳動(dòng)物群體，如已滅絕的學(xué)原獵貓科也進(jìn)化出類似的形態(tài)，但犬齒較短，刃齒類似于現(xiàn)代的獅子、老虎、獰貓、家貓等。
這種類似的形態(tài)出現(xiàn)在不同的生物群體中的現(xiàn)象被稱為趨同進(jìn)化；貓科動(dòng)物和獵貓科是趨同的驚人例子。由于沒有具有這種劍形牙齒的現(xiàn)代同類動(dòng)物，刃齒虎和類似物種的狩獵方法一直不為人知，并引起了激烈的辯論。最初有人認(rèn)為，所有劍齒動(dòng)物的狩獵方式都是一樣的，不管它們的犬齒有多長，這種假設(shè)現(xiàn)在已經(jīng)引起了爭議。那么問題來了......這種種類的"劍齒貓"是如何捕獵的？
已滅絕的劍齒貓刃齒虎的巨大犬齒意味著這種動(dòng)物必須把下巴張得非常大，據(jù)一些作者說是110°，才能有效地使用它們，"ULiège的EDDy實(shí)驗(yàn)室主任Valentin Fischer教授解釋說。然而，刃齒虎及其親屬以如此大的角度咬人的機(jī)械可行性和效率是未知的，這給我們對劍齒捕食者的這個(gè)非常基本的問題的理解留下了空白"。
利用高精度的三維掃描儀和源自工程學(xué)的分析方法，一個(gè)由比利時(shí)和北美科學(xué)家組成的國際團(tuán)隊(duì)剛剛揭示了這些動(dòng)物可能如何使用它們令人印象深刻的武器。
烈日大學(xué)EDDyLab的博士生Narimane Chatar是這項(xiàng)研究的主要作者，她收集了大量的三維數(shù)據(jù)。她首先掃描了眾多已滅絕和現(xiàn)存的貓科動(dòng)物和獵貓科的頭骨、下頜骨和肌肉，并建立了模型。
"每個(gè)物種都在幾種情況下進(jìn)行了分析：在三個(gè)不同的咬合角度下對每個(gè)牙齒進(jìn)行模擬咬合。30°，在現(xiàn)存的貓科動(dòng)物中常見，但也有更大的角度（60°和90°）。我們總共進(jìn)行了1074次咬合模擬，以涵蓋所有的可能性，"納里曼-查塔爾解釋說。
為了做到這一點(diǎn)，這位年輕的研究人員使用了有限元方法。加州大學(xué)伯克利分校古生物學(xué)教授兼館長Jack Tseng教授和該研究的共同作者說："這是有限元方法的一個(gè)令人興奮的應(yīng)用，它允許古生物學(xué)家修改和計(jì)算模擬不同的咬合角度，并使頭骨模型承受虛擬的壓力，而不損壞珍貴的化石標(biāo)本。我們的綜合分析提供了迄今為止對劍齒動(dòng)物咬合力學(xué)的多樣性和細(xì)微差別的最詳細(xì)的見解"。
該小組獲得的結(jié)果之一是了解了咬合過程中下頜骨上的應(yīng)力（壓力）分布。這種壓力在所分析的動(dòng)物中顯示出一種連續(xù)性，在上犬齒最短的物種中測得的數(shù)值最高，在最極端的劍齒動(dòng)物中測得的壓力數(shù)值最低。研究人員還注意到，壓力隨著咬合角度的增加而減少，但僅在劍齒動(dòng)物中。然而，這些動(dòng)物將力傳遞到咬合點(diǎn)的方式以及咬合導(dǎo)致的下頜骨變形在整個(gè)數(shù)據(jù)集中非常相似，表明無論犬齒長度如何，都具有可比性。
"這些結(jié)果既顯示了進(jìn)化的可能性，也顯示了進(jìn)化的局限性；在各自的生態(tài)系統(tǒng)中面臨類似問題的動(dòng)物往往通過趨同進(jìn)化而最終看起來很相似。然而，研究結(jié)果也表明，可以有幾種方式成為一個(gè)有效的殺手，無論你是否是劍齒虎，"瓦倫丁·費(fèi)舍爾總結(jié)道。
這種現(xiàn)象被稱為'多對一'系統(tǒng)，意味著不同的形態(tài)可以導(dǎo)致類似的功能，例如熊和貓都是高效的捕魚者這一事實(shí)。這種形態(tài)的多重性表明，不存在單一的最佳形式的劍齒捕食者。