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当巨大的鱼龙和蛇颈龙游弋在中生代海洋中时，一种体型较小、更常见的生物也在洋流中巡游，在海洋生态系统中发挥着重要的作用。
菊石是头足纲动物（包括鹦鹉螺、鱿鱼和章鱼）已灭绝的成员，它们种类繁多且在化石记录中普遍存在，因此古生物学家将它们用作标记不同地质层的标志。但与大多数恐龙一样，这些硬壳生物在白垩纪-古近纪（K-T）大灭绝期间消失了。
通过下一代三维成像技术揭示的它们隐蔽的解剖结构的新细节，有助于解释它们迅速消亡的原因以及它们在古代海洋生态系统中的重要作用：事实证明，这些数量众多的软体动物主要以浮游生物为食。
纽约市美国自然历史博物馆古生物学馆长、这项新研究的合作者尼尔·兰德曼在谈到菊石统治时期（4.07亿至6550万年前）存在的海洋食物网时说：“我们正在以前所未有的方式拼凑出它是如何运作的。”新的研究发现于1月6日在《科学》杂志在线发表，初步结果已在2010年9月的一次会议上展示。
兰德曼和他的同事使用同步加速器X射线显微断层扫描成像技术，穿透这些化石软体动物外壳的矿化物质，发现了内部解剖结构的细微之处。研究人员将这项相对较新的技术应用于一些杆菊石（一种中生代菊石属），发现与鱿鱼和章鱼坚硬的几丁质喙一样，软体的杆菊石也具有用于咀嚼的所谓齿舌。
牙齿和颚骨以前曾在偶然破损或风化的标本中瞥见过，但这些脆弱的结构从未被详细研究过。尽管该领域的研究人员对这些无脊椎动物有颚骨并不感到惊讶，但兰德曼说，“真正的困难在于能否足够接近以观察它们的形状”，从而了解它们可能被如何使用。
视频由Stewart Wills/Sophia Cai/Isabelle Kruta/《科学》杂志提供
在菊石海洋中
兰德曼在谈到菊石时说，与其他已灭绝的动物一样，“很难拼凑出它们的生活方式。”
格拉斯哥大学头足纲动物专家阿利斯泰尔·麦高恩说，这个问题在该领域已经流传一段时间了，他没有参与这项新研究。“菊石类动物如何进食以及它们吃什么的问题一直很难掌握，”麦高恩指出。“到目前为止，关于菊石类动物吃什么的猜测很多，但证据充其量只是间接的。”
除了以数字方式重建这些已灭绝动物的牙齿和颚骨外，兰德曼和他的同事还发现了食物本身的碎片，包括一小块可能是在水柱中捕获的海蜗牛碎片。
由于菊石是古代海洋中如此普遍的居民，因此正如兰德曼所描述的那样，它们不是追逐鱼类或更大的猎物，而是“仅仅从水中采摘浮游生物”这一事实，对于拼凑中生代海洋食物网具有重要的意义。这不仅意味着“海中肯定有大量的浮游生物”，而且还意味着“这些菊石正在摄取所有的浮游生物，并将其作为粪便颗粒排出”，然后这些颗粒落到海底，即双壳类动物的领域，他解释道。
致命的饮食
麦高恩解释说，了解这些已灭绝的软体动物吃什么，“对于关于菊石类动物为何在白垩纪末期灭绝的理论也具有重要意义”。研究人员推测，在K-T界限处，浮游生物种群遭受了快速而巨大的打击，这很可能是由于小行星撞击及其尘埃落定后缺乏阳光造成的。由于菊石生活在食物网的最底层，它们的主要食物来源将迅速消失。
新的分析绝不是对整个亚纲饮食的全面调查。麦高恩说，这仅仅是对三个杆菊石个体嘴巴的窥视，但这只是“这些标本最后几餐的快照”。但他指出，这是朝着富有成效的未来研究迈出的重要一步。
兰德曼和他的同事现在正返回野外，寻找更接近6550万年前K-T界限的化石，试图更好地了解这些生物在灭绝前的状况。
兰德曼说，更多地了解这些已灭绝的菊石的饮食“真正增加了对头足纲动物多样性的认识”，他以贪婪的洪堡鱿鱼为例进行了对比。随着对以浮游生物为食的菊石的新支持，“你拥有了整个生态位，这在现代头足纲动物中根本没有代表”，他补充说，现代头足纲动物似乎“被引导进入了这个肉食性生态位”。
麦高恩说，这项技术也开辟了一条新的途径，他正在使用扫描电子显微镜研究头足纲动物颚骨上的“微磨损”模式。他指出，“我认为这是一项令人惊叹的技术工作”。兰德曼解释说，与早期的计算机断层扫描（CT）机器不同，这些下一代X射线版本使用更多的能量来成像低至微米级的结构。然后，数据被输入到复杂的软件中，该软件重建和分析信息。
麦高恩说，尽管这个过程可能很昂贵，“但这篇论文证明了进一步检查菊石类动物标本的费用是合理的。”他还指出，这些发现也强调了随着新方法的出现，重新审视馆藏中的旧物件的重要性。“用于研究博物馆藏品的新技术和方法的出现，无论是绘画、地块还是盾皮鱼，都经常产生重大且意想不到的新结果和数据。”