不幸的恐龙会与标志性霸王龙的小眼睛目光和巨大的、露齿的鬼脸正面相遇。但这种重达七公吨的捕食者，在6500万年前的白垩纪末期进行捕猎，并不是唯一具有这些特征的野兽：其他大型掠食性恐龙也用它们大脑袋上的小眼睛凝视着。一项新的研究表明，这些眯缝眼可能是为了强大的咬合力而做出的权衡。
英国伯明翰大学的古生物学家 Stephan Lautenschlager 在研究数百种已灭绝的初龙（包括鸟类、鳄鱼及其所有祖先的分类群）的头骨测量数据时发现了这种联系。这些头骨可以揭示关于动物的很多信息。化石头骨的眼眶让科学家们对眼睛的大小有了很好的了解。例如，霸王龙的头骨腔可以容纳大约橙子大小的眼睛，在其一米长的头部中。这些比例可能是由于其头骨大小而进化而来的：如果霸王龙的眼睛像一些较小的恐龙一样占据其头骨的 20%，那么“我们就会有一个直径 30 厘米、重 20 公斤的巨大眼球，”Lautenschlager 说。如此大的眼睛可能会消耗高达动物代谢能量的 15%，这意味着它将不得不吃更多东西才能维持其巨大的眼球。“这可能效率不高，即使它可能会提高视觉敏锐度，”Lautenschlager 补充道。
不同恐龙的头骨显示眼眶形状的变化（虚线轮廓）图片来源：Stephan Lautenschlager 博士，伯明翰大学
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们今天世界的发现和想法的有影响力的故事。
眼眶的形状也说明了一些问题。与现代动物的圆形眼眶不同，在大型食肉恐龙中，“我们看到了所有这些奇怪的眼眶轨道形状，”Lautenschlager 说。这些形状的范围从看起来像钥匙孔的腔体到压缩的圆形再到楔形，所有这些形状都比相同大小的圆形眼眶能容纳的眼睛更小。在他的研究中，该研究于 8 月 11 日发表在《通讯生物学》杂志上，Lautenschlager 编录了来自 410 个先前记录的初龙头骨的眼眶大小和形状，并模拟了不同的眼眶将如何影响进食对这些头骨造成的压力。
Lautenschlager 说，除了恐龙之外，同一时期的其他大型初龙捕食者也具有不寻常的眼眶形状。这似乎是趋同进化，不同的物种独立地进化远离圆形眼睛。通过使用生物力学计算机建模，他发现这些不寻常的形状可以最大限度地减少动物在捕食猎物时头骨上的生物力学应力。“看起来，实际上，这是一种适应，以应对咬合期间的高强度力，”他说，“这样头骨就不会有变形或承受太大压力的危险。”
Lautenschlager 还在研究中指出，霸王龙的眼眶形状在其生命周期中发生了变化，幼年时较圆，并且占据了头骨的更多部分。就像今天的幼年动物一样，幼年霸王龙会用大而圆的眼睛仰望父母。“我认为这是整个动物王国的一个普遍主题，”Lautenschlager 说。但是，随着幼年霸王龙成长为青少年，并最终在其生态系统中称霸，这种动物的眼眶变成了钥匙孔状。
犹他州自然历史博物馆古生物学馆长 Randy Irmis 说，这种变化支持了眼眶形状可能基于动物咬合力的假设，他没有参与这项工作。他说，作为一只新孵化的霸王龙，你可以很容易地使用圆形眼眶，因为“你吃的是小型猎物，你的体型很小，你没有面临成年个体所面临的相同功能限制。”其他较小的或草食性的初龙也同样不需要形状奇特的眼眶。“根据提供的数据，似乎有一个令人信服的解释，即[眼眶形状]是体型和饮食的某种结合，”Irmis 说。
芝加哥菲尔德博物馆的古生物学家 Jingmai O’Connor 也没有参与这项研究，她并不完全相信这种基于饮食的解释，并认为恐龙的体型可能起到了很大的作用。她说，“如果你在一个扁平的头骨中取一个圆形[眼眶]，并拉伸头骨使其更高，那么眼眶就会变成椭圆形。” Lautenschlager 使用的生物力学应力应变模型“假设头骨是一个单一的均质单元，这远非现实。” O’Connor 说，尽管该模型没有考虑骨骼内部和周围的关节和肌肉，但它仍然在古生物学中得到广泛应用，因为没有更好的替代方案。
Lautenschlager 说，更先进的技术和模型将不可避免地从化石中揭示新的信息，未来的研究可以考虑“眼眶大小如何随头骨高度、长度或宽度变化”。就目前而言，他指出，他研究的大型草食动物的眼眶仍然相当圆，而它们的食肉动物同类则趋向于更奇怪的形状。事实上，他在研究中最喜欢的恐龙是眼眶异常圆的恐龙：以植物为食的角龙。“我发现它们实际上以这样一种方式调整了它们的头骨，使其几乎是一个完美的圆形，这非常有趣，”他说。