进化了水生侏罗纪鳄鱼，使其扩大以避免结冰

内布拉斯加州的威尔·基蒂（Will Gearty）握着一只海豚的头骨，其鱼雷状的身体类似于在水中度过一生的古代鳄鱼的尸体。吉尔蒂（Gearty）的研究表明，完全水生物种变大的原因不是因为水使它们脱离了土地约束（正如长期理论所建议的那样），而是使自身与水的低温及其吸收体热的能力隔绝了。

就像一些鳄鱼祖先将近2亿年前所做的那样，将进化论的暴跌带入水里并永久放弃土地，通常被定为选择自由：不受重力影响，不受领土限制，不受饮食限制。

这种想法使水在每平方英寸的磅数上施加了更大的压力，但它也可能减轻了一些压力，尤其是那种使鳄鱼的体积不超过一磅或十磅的那种。如果他们想享用大小不一的泥土，喝水似乎是简单的方法。

内布拉斯加州大学林肯分校的Will Gearty最近进行的一项研究表明，自由实际上是一种变相的强迫。

在分析了鳄形动物的数据库后，吉尔迪发现，鳄形动物的一个物种谱系具有共同的祖先，这些物种的平均重量很容易超过半水生和内陆鳄形动物的平均重量，有时甚至超过了其100倍。

但是研究表明，这种差异代表了对自然选择压力的反应，而不是对自然选择压力的释放。而不是像一些长期的理论所预测的那样，扩大鳄形体的大小范围，取而代之的是通过提高生存在其深度中所需的最小尺寸阈值来压缩水域。相反，随着时间的推移，这些水生物种的最大大小几乎没有变化。

当Gearty推导出一组方程来估计在水生，半水生和陆生条件下最大的可行体大小吗？

他说：“这三个栖息地的上限（大小）大致相同。”“因此，即使您似乎已从这种压力中解脱出来，但实际上您还是被塞进了一个比以前更小的盒子中。”

肺活量和体热这两个主要因素似乎有助于引发挤压运动。先前的研究表明，水生鳄类动物之所以会变大，部分原因是它们需要深挖以获取食物，包括能够维持更大尺寸的猎物。不过，在深入研究文献之后，吉尔蒂得知肺体积随体型的大小或多或少地增加。

生物科学博士后研究员Gearty说：“因此，实际上您没有太多多余的肺余量。”“当您变大时，（肺活量）基本上就是根据您的体型扩大，以适应额外的体型。您待在水下的时间会增加一点，但并没有那么多。”

他说，在更大的规模下，更长，更深的人的利益与寻找更多食物的能源需求之间的进化权衡可能也陷入了僵局，这有助于巩固水生上限的大小。

至于较高的楼层？Gearty说，在那儿，水的热导率加快了放出的热量。不幸的是，对于水生鳄鱼来说，水吸收热量的速度比空气快得多。他们所居住的水域的温度低于陆上同住者所享有的空气温度，这一事实可能使问题变得更加复杂。

那将使较小的水生鳄形目仅留下不好的选择：限制它们的持续时间和深度，以便它们可以定期返回表层并在阳光下变暖，或者在更深层的觅食中有冻死的危险。无论是饥饿还是体温过低，两者最终都将导致厄运。

盖蒂说：“最简单的应对方法就是扩大规模。”

变大特别吸引人，因为产生热量的身体组织的体积增长快于屈服的身体皮肤区域。但是，热量损失的无情后果仍然限制了水生鳄形生物可以从其进化的祖先群体。

“他们实际上需要从更大的规模开始，” Gearty说。“因此，这并不是海洋鳄鱼可能从任何地方进化而来。它必须从已经比正常大一些的非海洋鳄鱼进化而来。”

鳄形纲的化石记录使Gearty和他的前斯坦福大学博士生乔纳森·佩恩（Jonathan Payne）能够确定水生生物的最低体重阈值：10公斤，或约22磅。当他们绘制热量损失和肺活量与体重的关系图时，他们发现两个斜率的交叉点几乎完全相同：10公斤。

“我们能够用这些生理方程式来解释为什么没有一定尺寸以下的海洋鳄鱼，” Gearty说。“这表明这些非常基本的生理约束和控…制实际上可能是将动物随着时间推移推向不同体型的最强大力量。并非是否有小行星撞击世界，也不是您是否正在被其他动物（猎杀）-正是我们所生活的世界的这些物理和化学特性才是造成这种情况的原因。而且，如果您想进入一个新的栖息地，则需要符合这套新的属性。”

这些发现在很大程度上加强了2018年由Gearty领导的研究，该研究在近7,000种活着和灭绝的哺乳动物物种中发现了类似的趋势。但是，哺乳动物和爬行动物之间的根本区别最初使人们对判决产生怀疑。

Gearty说：“海洋哺乳动物项目的全部（前提）是这些东西是热血的，它们必须保持温度升高。”“他们必须真正担心这种热量损失。因此，想法是，“嗯，同样存在于海洋中的冷血生物也会受到同样的限制吗？”

“有几篇论文表明，其中一些海洋鳄鱼可能是温血的，因此它们也许能够对自己的身体进行再加热。但是即使是那样，它们仍将像这些海洋哺乳动物一样散失热量。他们仍然受到这些温度调节控制的约束。”

灵狮和海豚

在斯坦福大学的一名大学生的帮助下以及美国国家科学基金会的资助下，吉蒂在2017年的大部分时间里都在追踪化石记录，这些化石记录为这项新研究提供了信息。

他说：“但是那是找到可以随时在线获得的东西。”“那么，您知道，您需要查找未记录的书籍，而且这些书籍必须从欧洲或其他地方运送出去。因此，有很多这样的一次性项目。在去年中旬提交论文之前，我仍在测量样本照片并获得记录。”

吉尔迪说，他的大部分时间和金钱都花在了去博物馆和实际测量化石尺寸上，而他的一些同事则以自己的研究为名。但是，一些较旧的分类和文档的随意性仍然使他遵循错误的线索并试图弄清不明智的意义。

他说：“人们在报纸上所描述的许多鳄鱼实际上从未得到过应有的记载。”“有人可能会说，‘这里是内布拉斯加州的鳄鱼。’这只是一个俗称。而且您会想，“我想我必须去找到内布拉斯加州的鳄鱼。”您看了一下，发现里面有一条来自内布拉斯加州的鳄鱼，还有这条鳄鱼。您不知道哪一个是“内布拉斯加州鳄鱼”。

“有时候，您需要遵循面包屑的踪迹，以查找可能会或可能不会在这些鳄鱼上发表过的论文，而这些论文可能会或可能不会见过。幸运的是，我能够从文献中获得大部分标本。但是要找到最后大约10％的鳄鱼确实需要大量的挖掘工作。”

尤其是许多陆地化石，其踪迹的身体形状几乎不像现代鳄鱼的低腰轮廓。

“我想举的例子是：想象一下灵狮，然后在上面放一条鳄鱼头骨。”“大概有2亿年前在陆地上到处乱跑。”

Gearty发现，尽管它们的最大规模几乎保持不变，但海洋物种的进化速度确实比半水生和陆生物种快了2至3倍。随着小型水生物种规模的增加，自然选择的模压体也克服了水带来的挑战。鳞片，盘子和其他增加阻力的皮肤沉积物消失了。头和尾巴扁平。鼻子缩小了。

他说：“所有这些可能都比现代鳄鱼更像海豚，尾巴更长，更细。”“其中一些人的脚像桨一样，非常像鳍状肢。”

尽管事实上几乎所有的现代鳄鱼物种都是半水生的，但吉尔提说，这些改种对水生的鳄鱼形有很好的作用，在哺乳动物进入深海之前已有一亿多年的历史。

他说：“没有人谈论太多，但实际上，这些事情是相当成功的。”“其中一些甚至没有被某些重大的（催化性）事件所困扰。当小行星撞击杀死了所有的恐龙时，其中一个海洋集团就一直在继续前进，好像什么也没有发生。许多陆地物种都灭绝了，但这个群体只是在很长一段时间里一直tick不休。”