提到鳄鱼,人们立刻会想到血盆大口,尖牙密布,身披韧甲,待在江河湖海里面时刻准备进攻猎物的丑八怪。事实上的确如此,鳄鱼是一种视觉、听觉都很敏锐,外貌笨拙其实动作十分灵活的成功掠食者,天生就长了一副吃肉的模样,包括人在内的所有动物都被它列入了菜单。在人类占据地球的今天,鳄鱼生活在一些大江大河和湖泊以及浅海中,空间似乎是小了点,但它们绝不允许任何动物染指自己的地盘,即便是人类踏入也照样被当成点心,所以再凶猛的动物见了鳄鱼恐怕也得避让三分。有人会问,鳄鱼凭什么如此霸道?说起来还有一段时间超过恐龙的漫长历史。

鳄鱼起源于2.2亿年前的一个大型鳄鱼家族,最早以小型两足食虫动物为代表。古代的鳄鱼曾经辉煌一时,而现代鳄鱼有限的多样性掩盖了它们之前的辐射和广泛的适应性。可以说,鳄鱼的现状只是其前辈光辉历史的一角。

世界上第一只鳄鱼

在寻找地球上第一条鳄鱼之前,我们先来谈谈鳄鱼是什么。鳄鱼这个词的意思可以分为广义和狭义。鳄鱼的广义是指鳄鱼的大类,而狭义是指我们通常所说的鳄鱼。值得一提的是,在生命的历史上有许多与“鳄鱼”有关的名字,它们的形状与鳄鱼相似,而同样巨大而凶猛的动物并不是鳄鱼。例如著名的犬齿鳄鱼,以及短吻鳄、鸟类鳄鱼、劳伦斯鳄鱼、后鳄鱼、蜥蜴、乌什鳄鱼等,它们其实和恐龙一样都是原始动物。在这里,从任何意义上说,科学家都在寻找第一条鳄鱼,但说到世界上第一条鳄鱼,它指的是广义上最早的鳄鱼。

鳄鱼的起源可以追溯到三叠纪晚期的一种类似鳄鱼的类目。这种动物可以说是最早的鳄鱼,也是今天鳄鱼的祖先。这种动物的典型代表是来自英格兰南威尔士的鳄鱼类。这种鳄鱼的祖先不像今天的鳄鱼那样又长又粗,而是又轻又结实,只有0.5米长,头部和今天的鳄鱼一样长,牙齿又细又突出。它的后腿很长,说明它们可能是两足动物,而不是四足动物。根据这些特征,古生物学家推断它们可能以小型爬行动物、昆虫和其他无脊椎动物为食。

上面提到的鳄鱼祖先可能是两足动物。问这个问题很容易:它们和鳄鱼有什么关系呢?因为它们完全是陆地动物,以昆虫为食。首先是他们的身体结构。跳跃鳄鱼有许多与鳄鱼相似的特征,如桡腕骨和尺腕骨伸长成棒状而不是钮扣状,喙骨有向后突出的脊,骨盆有开放的髋臼。此外,头骨上还有许多类似鳄鱼的特征:方骨和方轭朝向大脑底部,鳞状骨悬挂在脸颊区域。这表明,这位鳄鱼的祖先从很小的时候就具备了鳄鱼家族的许多基本生理特征。

鳄形类中还有一个叫做楔形鳄科的代表类群,生活在三叠纪晚期到侏罗纪早期,在外形上和鳄鱼类非常像。来自南非侏罗纪早期的楔形鳄为我们提供了这一类群的特征线索:其体长约1.4米,能快速奔跑,很有可能是四足行走。头颅在很多方面是鳄鱼型的:桡腕骨和尺腕骨向前倾斜,这一点跟跳鳄一样,方形头颅板位于后部,有鳞状骨和眶后骨,悬于颞孔区之上。方骨上部末端的位置是典型的鳄形类特征:在楔形鳄中,方形头颅和耳前骨与鳞状骨接触,而在后来的鳄鱼类中则向前移动,同时和侧蝶骨接近,后者为中线结构,是典型的初龙特征,位于基翼骨和耳前骨之前。

在三叠纪末期,地球生命史上发生了第三次大灭绝。这次灭绝不仅使恐龙成为世界的主宰,也给了鳄鱼一个很好的发展机会。侏罗纪以后,鳄鱼开始向多个方向进化,并迅速适应新的生态空间,向海、陆、两栖三个方向进化。

恐龙时代的鳄鱼

侏罗纪和白垩纪是恐龙的繁盛时期,也是鳄鱼科的繁盛时期。根据研究,在那个时期发现的鳄鱼化石大约有150个属,而今天只发现了8个属。根据古典分类,侏罗纪和白垩纪的鳄鱼大多属于中鳄鱼。它们大多生活在水中,几乎没有今天鳄鱼的身体特征。如果说今天的鳄鱼具有适应环境和人类时代的特征,那么恐龙时代的鳄鱼就具有那个时代的印记特征。

你可能知道今天最凶猛的鳄鱼是湾鳄,这种鳄鱼生活在海洋中。

其实早在侏罗纪就有了生活在海洋中的鳄鱼,侏罗纪原始中真鳄类的海鳄类就是一个完全适应海洋生活的类群。侏罗纪早期和中期的时候,在环欧洲的浅海和人海口生存过一类被称为steneosaurids的鳄鱼,它们具有长而窄的嘴部,以捕食鱼类为生。到了侏罗纪的晚期,欧洲大陆出现了地蜥鳄类的鳄鱼,代表有地龙。这个时候鳄鱼的身体变得更加结实,完全适应了水生生活,它们可以通过身体强有力的波动来游泳。尾椎向下弯曲以支撑尾鳍,翼肢为桨状,身体盔甲消失提高了身体流体力学的效率。古生物学家推断地蜥鳄类在陆地上可能很难行走,在水中通过突然加速来捕食头足类和鱼类。

伯尼斯鳄和海氏鳄产自欧洲的白垩纪早期,在很多方面类似后来的真正鳄鱼。它们的共同特征是插入的后眶板为一双凸第一尾椎骨,也就是说两个关节面都像球形,骨质鳞甲沿着身体以多列而不是两个纵列分布。

在南美洲,侏罗纪时出现了很多在陆地上生活的鳄鱼,习性几乎跟哺乳动物差不多。例如阿根廷鳄体长不到1米,具有分化的牙齿,前部突出的牙齿可能是用来抓住猎物的,更扁的面颊齿用来切割肉体。不过,这类鳄鱼的很多谱系随着时间推移逐渐萎缩。当时的布氏鳄可算是“老大哥”了,体长超过4米,拥有强有力的牙齿和下颌骨,四肢较长而健壮。到了白垩纪晚期又出现了陆栖鳄类,例如诺托鳄和科玛绘鳄,然而目前我们对其习性还没有了解清楚。

在侏罗纪的时候,非洲大陆上出现了又大又凶的大头鳄类,它们不光捕食鱼类,也觊觎着到岸边饮水的凶猛动物。事实上,当时的环境让它们有着极强的适应性,在欧洲和非洲的不少地方都发现了它们的化石。尤其在后期,这类鳄鱼的体长可达八九米。到了白垩纪,在非洲西南部出现了利比哥鳄,这种鳄鱼相比大头鳄要小很多,体长一般不超过2.5米,是一种中小型食肉动物。

它们有着类似鲨鱼的利齿和铠甲,最明显的特征是长着一个像猪嘴一样前突的吻部。其一生的大部分时光都是在高高的草丛和灌木中度过的,幼年时主要靠捕食昆虫、蜥蜴或小型哺乳类为生;成年后,它们会结伙袭击中小型恐龙。最值得一提的是,在白垩纪早期的非洲产生了所有鳄鱼中的巨无霸——“帝王鳄”。科学家是在撒哈拉大沙漠中发现这种史前巨鳄化石的,它的头骨长度达到了2米!通过测算,它身体的长度足有13米,体重约为10吨,咬合力为8000余千克,也就是说帝王鳄可以毫不费力地咬死在河边饮水的恐龙。所以,当时恐龙虽然称霸,但也不敢到帝王鳄的地盘惹事。

四川盆地实在是名副其实的侏罗纪公园,当时的盆地形成了一个大湖,也成为了鳄鱼的天堂,出现了西蜀鳄这样的动物。骨骼表明它们都是生活在水中的肉食动物。你可能想象不到鳄鱼并非都是吃肉的,在白垩纪早期中国有一类脊质鳄,其中的喀迈拉鳄很有可能就是吃素的。

在白垩纪末期霸王龙出现在北美大陆的时候,同时也出现了一种叫做恐鳄的巨型鳄鱼,其体长可能达到了8米—10米以上。科学家推断这些恐鳄主要生活在美国和墨西哥的一些地区,它们喜欢在三角洲浅滩之类的地方出没,很有可能和霸王龙冲突过,甚至把后者也列入了它们的菜单。但它们的命运和霸王龙一样,在白垩纪末期因为环境的变化都从地球上消失了。

除了以上所述外,鳄鱼化石在侏罗纪中期到白垩纪末期在淡水和海相沉积物中都很丰富。还有一些被称为dyrosaurids的鳄鱼在白垩纪早期出现,一直存活到了始新世的晚期,即使恐龙从地球上消失了,它们还顽强地生存着。此外值得一提的是,在白垩纪晚期出现了真正的鳄鱼,也就是我们今天所说的鳄鱼。

真正的鳄鱼

我们今天所说的鳄鱼在科学研究上属于Eusuchia类,正式术语被称为“真正的鳄类”,最早出现在白垩纪晚期,最初的成员大多数就非常像现代的鳄鱼。它们和原始的鳄鱼之间有着显著的区别:从上颌骨、上颚和翼骨中形成了一个完整的次级上颚,此外还有一些其他的头颅特征。地球历史进入新生代中新世后,气候开始逐步变得干燥,往日遍布世界的热带雨林逐步变成了草原,鳄鱼家族大大萎缩了。这一切对陆地动物的影响非常大,许多适应干燥气候的新型哺乳动物,例如猫科、熊科等新食肉类迅速崛起,占据了食物链的上端。而这一切对于大型陆地鳄鱼来说,却是个坏消息。对气候变化的不适应和竞争对手的强大导致了到中新世末期,全球几乎所有的大型陆栖鳄鱼和相当多的两栖鳄鱼都已难觅踪迹。

最新的研究发现,今天鳄鱼的祖先是一种已灭绝的盾甲鳄鱼,因其头部长有厚厚的像盾甲一样的皮肤而得名。

化石发现于非洲的摩洛哥,时代可追溯到距今约9500万年前的白垩纪晚期。通过对骨骼化石中遗留下来的血管痕迹的研究表明,盾甲鳄鱼在头顶部长有一个特殊的硬皮组织,有点类似盾牌。这些特征在过去都是从未有过报道过的,科学家推测遁甲的用途可能是吸引异性、恐吓敌人,也可能起到调节鳄鱼头部体温的作用。通过与其他鳄鱼颅骨化石的对比,科学家发现这种盾甲鳄鱼的颅骨比其他鳄鱼都要平坦。它们看起来不大可能会与陆地上的恐龙搏斗,长而扁的脸形更利于进行埋伏,利用其扁平的双颌捕食鱼类。此外,根据颅骨化石的分析,科学家推断盾甲鳄鱼头部的长度可达1.5米,而身体总长可达9米,这比现代及绝大多数鳄鱼化石的体型都要大得多。

在新生代早期,很多鳄鱼类群完全生活在陆地上,在南美洲它们甚至与鸟类、食肉的哺乳动物生活在一起。

到今天,鳄鱼家族算是经历了一段不平凡的历史,家族的历史大体可以用一个图来简明地标识出来。今天的鳄鱼变成了一个仅有23种的小型类群,生活在热带的淡水和咸水中,可以分成三科:真鳄科、短吻鳄科和长’吻鳄科。前面的两科起源于白垩纪晚期,全部存活过了古近纪和新近纪,分布范围要比现在广泛得多,从欧洲和北美,北至瑞典和加拿大,以及所有的热带区域和南方大陆都有几十种化石的报道。长吻鳄是更为完全的水生分子,发育有长而窄的用来吃鱼的嘴部,时代可以追溯到始新世。其他几个类群仅仅发现了它们的化石,一些具有厚重而宽阔的、扁嘴状的头颅,其他的一些拥有锯齿状类似恐龙的牙齿。

鳄鱼之所以有这段漫长的进化历史,源于它们身体结构很少变动的特点。现代鳄鱼之间的亲缘关系还没完全搞清楚,但中国科学家在这方面取得了重要进展。他们采用DNA复性动力学方法和DNA分子钟技术研究了扬子鳄起源和鳄类分子进化,证实扬子鳄(属于短吻鳄)与密西鳄(属于短吻鳄)之间曾经有亲缘关系。他们比较了这两类鳄鱼的基因组结构,发现二者虽然在DNA序列种类上有较大差异,但总复杂性还是相似的。他们采用自己建立的DNA分子钟技术,证明扬子鳄在3500万年前与泰国鳄(属于真鳄类)有一个共同的祖先,在4500万年前与湾鳄(属于真鳄类)有一个共同的祖先,而在6500万年前与密西鳄有一个共同的祖先。密西鳄与扬子鳄间的遗传距离最远,说明在白垩纪末期欧亚大陆与北美洲分开,导致它们一直处于遗传隔离状态。此外,还证明扬子鳄起源于亚洲。他们首先从DNA分子水平上发现鳄类的进化速率比鸟类和哺乳类的进化速率慢,提出了解释爬行动物进化缓慢的理论。

今天鳄鱼的特征是具有长长的嘴部,鼻孔位于嘴尖,所以它们只需要把鼻孔出气孔露在水面之上就可以呼吸。

上颌、上颚和翼状突向内生长形成一次级上颚,可以把气流从口腔中分离,这使得鳄鱼可以在水下进食的同时把嘴张开呼吸。鳄鱼捕捉羚羊和其他哺乳动物的典型方式就是,抓住它们的一条腿将之拖到水下直至溺死,然后用锋利的牙齿插进猎物的身体侧面,通过扭转身体的方式来撕扯下大肉块。通过这种方式,它们可以在撕扯肉片的时候获得更大的力量。

亿万年的演化让今天的鳄鱼在陆地上有四种运动方式:腹部爬行,只利用后肢把身体像雪橇一样向前推进,为了从河岸上爬上来;缓慢爬行,是一种慢速行动,膝盖和肘部向外侧伸出;高速行走,四肢弯曲到身体之下以便快速移动;飞奔,这是最不常见的方式,前肢和后肢同时移动。

最后一种飞奔的方式似乎对于鳄鱼来说有些不可思议。鳄鱼的脊椎是类似于箱体横梁那样固定的,皮肤中有两列鳞甲紧紧附着在脊椎上,脊椎柱被纵向肌肉系统固定,后者附着于背部和尾部之上的背甲。这样一来,鳄鱼是有可能做到飞奔行进的。