你進入一條燈光昏暗的走廊，在那裡你遇到了飽受痛苦折磨的貧困靈魂。 但他們在這裡不會有平安，因為每一扇門後面都等待著他們更多的折磨和恐懼，充滿了身體的所有細胞，充滿了所有的思想。 你走近一扇門，門後傳來令人毛骨悚然的地獄般的摩擦聲和嗡嗡聲。 你將僅存的勇氣握成拳頭，驚恐地伸出手，伸向門把手，突然有人從背後碰觸你的肩膀，你吃驚地轉過身來。 「幾分鐘後醫生就會有空。 現在先坐下，我們會打電話給你。」護士溫柔的聲音告訴你。 顯然，這正是一些人想像中去看牙醫的方式，並對這些穿著白大褂的「虐待狂」抱持著極為消極的態度。 但今天我們不會談論牙齒恐懼症，我們會談論鱷魚。 是的，是的，這與他們有關，或者更準確地說，與他們的牙齒有關，這些牙齒不需要牙科治療。
美國密蘇里大學的科學家對鱷魚的牙齒進行了一項研究，結果顯示了這些完美獵手的琺瑯質的有趣特徵，而這些特徵恰恰依賴於它們的下顎。 科學家發現了什麼？現代鱷魚的牙齒與其史前親戚有何不同？這項研究有什麼好處？ 我們從課題組的報告中了解到這一點。
研究基礎
對大多數脊椎動物來說，牙齒是獲取和進食食物的不可或缺的屬性（食蟻獸不算）。 有些掠食者在狩獵時會依靠速度（獵豹），有些掠食者依靠團隊（獅子），而對於某些掠食者來說，它們的咬合強度起著巨大的作用。 這也適用於鱷魚，它們在水中偷偷接近受害者，並用強大的下巴抓住他們。 為了防止受害者逃跑，抓握必須有力，這會導致骨骼結構承受沉重的負荷。 為了抵消其強力咬合的負面影響，鱷魚有第二個骨腭，它與頭骨固定連接。
鱷魚下巴閉合和張開的視覺演示。
鱷魚牙齒的主要特徵之一是當舊牙齒磨損時，它們會不斷更換新牙齒。 事實上，鱷魚的牙齒就像一個嵌套的娃娃，裡面會長出新的牙齒。 大約每兩年，下顎骨中的每顆牙齒都會更換新牙。
注意這個「牙齒陷阱」關閉得有多緊。
鱷魚的牙齒根據形狀和相應的功能分為幾類。 下巴的起始處有4顆大尖牙，這是有效捕捉獵物所必需的。 中間有較厚的牙齒，沿著下顎增加。 這部分是切割獵物時所需要的。 在基部，牙齒變寬並變得更平坦，這使得鱷魚能夠像咬種子一樣咬穿軟體動物殼和龜殼。
鱷魚的下巴有多堅固？ 當然，這取決於它的大小和類型。 例如，2003年，人們發現一條272公斤重的密西西比短吻鱷的咬合力約為9500 N（N - 牛頓，1 N = 1 kg m/s2）。 但重達 1308 公斤的鹹水鱷魚表現出了令人驚嘆的～34500 N。順便說一句，人類的絕對咬合力約為 1498 N。
咬合的強度不太取決於牙齒，而是取決於下顎肌肉。 鱷魚的這些肌肉非常密集，而且數量很多。 然而，負責閉嘴（提供咬合力）的非常發達的肌肉和負責張嘴的較弱的肌肉之間存在很大的差異。 這解釋了為什麼鱷魚閉合的嘴可以用簡單的膠帶固定到位。
來吧，讓我看看誰叫你小混蛋。
但鱷魚需要下顎，不僅是為了獲取食物而進行無情的捕殺，也是為了照顧它們的後代。 雌性鱷魚經常用嘴叼著幼崽（很難為它們找到一個更安全的地方，因為誰願意爬到那裡）。 鱷魚的嘴裡裝有非常敏感的感受器，它們可以調節咬合的力度，從而更好地抓住獵物或小心地攜帶嬰兒。
不幸的是，人類的牙齒在舊牙脫落後就不會再長出來，但它們與鱷魚有一些共同點——牙釉質。
圖片#1：密西西比短吻鱷的尾牙。
琺瑯質是牙冠的外殼。 它是人體以及許多其他脊椎動物中最強壯的部分。 然而，眾所周知，我們的牙齒不會換新牙，因此我們的琺瑯質必須更厚。 但鱷魚的磨損牙齒會被新牙齒取代，因此不需要厚厚的琺瑯質。 聽起來很合乎邏輯，但事實真的是這樣嗎？
科學家表示，了解一個分類群內琺瑯質的變化將使我們能夠在未來更好地記住琺瑯質結構如何根據動物的生物力學和飲食而變化。
鱷魚，即 密西西比鱷魚，由於多種原因非常適合這項研究。 首先，他們的牙齒、咬合力和琺瑯質結構會根據個人的年齡和體型而變化，這也是由於飲食的變化所致。 其次，鱷魚牙齒根據其在下顎骨中的位置而具有不同的形狀。
圖2：a和b顯示了大個體和小個體之間牙齒的差異，c-f顯示了現代鱷魚化石祖先的牙齒。
喙齒較薄，用於抓住獵物，而尾齒較鈍，用於以較高的咬合力壓碎獵物。 換句話說，牙齒上的負載取決於它在下顎骨中的位置以及該頜骨所有者的大小。
本研究介紹了鱷魚牙齒絕對琺瑯質厚度（AET）和尺寸標準化（相對）琺瑯質厚度（RET）的分析和測量結果。
AET 是從牙釉質-牙本質交界處到牙釉質外表面的平均距離的估計值，並且是線性測量值。 RET 是一個無量綱值，可讓您比較不同尺度下琺瑯質的相對厚度。
科學家評估了該物種 XNUMX 個個體的吻側牙齒（位於下顎的「鼻子」）、中間牙齒（位於行的中間）和尾側牙齒（位於下顎底部）的 AET 和 RET 密西西比鱷魚.
同樣重要的是要注意，琺瑯質的結構可能取決於個人和整個物種的飲食。 鱷魚的飲食非常廣泛（它們捕獲的就是它們吃的），但與它們早已滅絕的親戚不同。 為了從牙釉質的角度測試這一點，科學家對化石進行了 AET 和 RET 分析 原鱷科 （UCMP 97638）， 哈庫托鱷 （MTM 版本 2018.837）和 異頜鱷 （YPM-PU 16989）。 原鱷科 是侏羅紀時期的代表， 哈庫托鱷 - 白堊紀時期，以及 異頜鱷 來自始新世。
在開始實際測量之前，研究人員集思廣益並提出了幾個理論假設：
- 假設 1a——由於 AET 是線性測量並且應取決於尺寸，因此 AET 的變異數預計可以透過頭骨尺寸得到最好的解釋；
- 假設 1b—由於 RET 按大小標準化，預計 RET 的變異數可以透過牙齒位置得到最好的解釋；
- 假設 2a——由於 AET 和頭骨長度是尺寸的線性度量，因此它們應該以等距斜率縮放；
- 假設 2b - 由於尾牙在牙弓中承受最大的咬合力，因此尾牙的 RET 較高。
下表提供了樣本數據（鱷魚頭骨 密西西比鱷魚，取自路易斯安那州大謝尼爾的洛克斐勒保護區和化石）。
表 1：鱷魚牙齒掃描資料（吻端、中間和尾端）。
表2：牙科資料（LSkull - 顱骨長度、hCrown - 牙冠高度、VE - 牙釉質體積、VD - 牙本質體積、SAEDJ - 牙釉質-牙本質界面面積、AET - 絕對牙釉質厚度、RET - 相對牙釉質厚度）。
研究結果
根據表 2 中提供的牙科數據，科學家得出結論，無論牙齒位置如何，琺瑯質厚度都與頭骨長度成等軸比。
表 3：AET 和 RET 值取決於變數。
圖#3：AET/RET 相對於頭骨長度的縮放。
同時，尾牙上的琺瑯質厚度比其他牙齒上的琺瑯質厚度大得多，但這也不取決於頭骨的長度。
表4：高等脊椎動物牙釉質厚度的平均值（Crocodyliform - 鱷魚的外分類群，Dinosaur - 恐龍，Artiodactyl - 偶蹄類，Odontocete - 鯨類亞目，Perissodactyl - 奇趾有蹄類動物，靈長類動物-靈長類動物，囓齒類-囓齒類）。
圖#4：尾牙的琺瑯質厚度大於其他牙齒的琺瑯質厚度。
有關縮放的數據（表 3）證實了假設 1a，解釋了 AET 值對頭骨長度的依賴性，而不是牙齒位置的依賴性。 但相反，RET 值取決於牙齒在排中的位置，而不是頭骨的長度，證實了假設 1b。
其餘的假設（2a 和 2b）也得到了證實，如下通過對行中不同位置的牙齒琺瑯質平均厚度的分析。
現代密西西比短吻鱷與其古代祖先的琺瑯質厚度的比較顯示出許多相似之處，但也存在差異。 因此，異頜鱷的琺瑯質厚度比現代鱷魚厚約 33%（下圖）。
圖#5：根據牙冠高度比較鱷魚和鱷魚化石的平均琺瑯質厚度。
總結上述所有數據，科學家得出結論：琺瑯質的厚度直接取決於牙齒的作用。 如果需要這些牙齒進行破碎，它們的琺瑯質會明顯變厚。 先前發現尾齒的壓力（壓縮力）高於喙齒。 這正是由於它們的作用——抓住獵物並壓碎骨頭。 因此，較厚的琺瑯質可以防止牙齒受損，因為牙齒在營養過程中承受最大的壓力。 事實上，有證據表明，儘管壓力很大，鱷魚的尾牙斷裂的頻率要低得多。
另外，還發現牙齒 異頜鱷 琺瑯質比其他研究的鱷魚魚類動物的琺瑯質厚得多。 據信，這種化石物種更喜歡以海龜為食，擊碎它們的殼需要堅固的牙齒和厚厚的琺瑯質。
科學家也比較了鱷魚和一些恐龍的琺瑯質厚度，估計了相應的重量和體型。 此分析顯示鱷魚具有更厚的琺瑯質（見下圖）。
圖#6：鱷魚和恐龍琺瑯質厚度的比較。
奇怪的是，霸王龍的琺瑯質厚度幾乎與體型小得多的異頜鱷甚至現代鱷魚的琺瑯質厚度相同。 鱷魚的牙齒結構可以用它們的狩獵和飲食習慣來解釋，這是合乎邏輯的。
然而，儘管有記錄，祖龍（鱷魚、恐龍、翼龍等）的琺瑯質比哺乳動物的琺瑯質薄。
圖#7：鱷魚和一些哺乳動物物種的琺瑯質厚度 (AET) 的比較。
為什麼嚴重依賴下巴的獵人的琺瑯質比哺乳動物的琺瑯質薄？ 這個問題的答案一開始就已經存在──用新牙齒取代磨損的牙齒。 雖然鱷魚有堅固的牙齒，但可以說它們不需要超級堅固的牙齒，因為新牙齒總是會取代破損的牙齒。 哺乳動物（大多數）不具備這種天賦。
圖#8：鱷魚和一些哺乳動物物種琺瑯質厚度 (RET) 的比較。
更準確地說，祖龍的琺瑯質厚度為 0.01 至 0.314 毫米，哺乳動物的琺瑯質厚度為 0.08 至 2.3 毫米。 正如他們所說，差異是顯而易見的。
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尾聲
牙齒，無論聽起來多麼奇怪，都是獲取食物的極其重要的工具。 是的，現代人總是可以糾正與牙齒有關的任何缺陷，但在野外的代表中沒有牙醫。 甚至人們並不總是知道什麼是牙科治療。 因此，有些物種選擇堅固耐用的牙齒，而有些物種則喜歡更換它們，例如手套。 鱷魚及其遠親可以分為這兩類。 鱷魚的牙齒上的琺瑯質非常厚，這是有效抓住獵物和壓碎骨頭所必需的，但在嚴重的壓力下，它們的牙齒仍然會磨損，有時甚至會斷裂。 在這種情況下，新牙齒會取代舊牙齒。
對於一個人來說，一個顯著特徵是對生拇指，它在許多努力中給我們帶來了很大幫助，從“拿著一根棍子，操樹枝上煩人的鄰居”，到“拿著一支筆，寫一首十四行詩」。 ” 對鱷魚來說，這樣的工具就是它們的下巴，特別是它們的牙齒。 正是身體的這個部分使鱷魚成為危險且致命的獵人，應該避免。
週五關閉：
一部非常有趣且美觀的短片，其中鱷魚並不完全是鱷魚。
一部關於如何不能相信水中可疑「原木」的漫畫，尤其是當你是角馬時。
感謝收看，保持好奇心，祝大家週末愉快！ 🙂
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來源： www.habr.com