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當巨大的魚龍和蛇頸龍游弋在中生代海洋中時，一種體型較小、更常見的生物也在洋流中巡遊，在海洋生態系統中發揮著重要的作用。
菊石是頭足綱動物（包括鸚鵡螺、魷魚和章魚）已滅絕的成員，它們種類繁多且在化石記錄中普遍存在，因此古生物學家將它們用作標記不同地質層的標誌。但與大多數恐龍一樣，這些硬殼生物在白堊紀-古近紀（K-T）大滅絕期間消失了。
透過下一代三維成像技術揭示的它們隱蔽的解剖結構的新細節，有助於解釋它們迅速消亡的原因以及它們在古代海洋生態系統中的重要作用：事實證明，這些數量眾多的軟體動物主要以浮游生物為食。
紐約市美國自然歷史博物館古生物學館長、這項新研究的合作者尼爾·蘭德曼在談到菊石統治時期（4.07億至6550萬年前）存在的海洋食物網時說：“我們正在以前所未有的方式拼湊出它是如何運作的。”新的研究發現於1月6日在《科學》雜誌線上發表，初步結果已在2010年9月的一次會議上展示。
蘭德曼和他的同事使用同步加速器X射線顯微斷層掃描成像技術，穿透這些化石軟體動物外殼的礦化物質，發現了內部解剖結構的細微之處。研究人員將這項相對較新的技術應用於一些杆菊石（一種中生代菊石屬），發現與魷魚和章魚堅硬的幾丁質喙一樣，軟體的杆菊石也具有用於咀嚼的所謂齒舌。
牙齒和顎骨以前曾在偶然破損或風化的標本中瞥見過，但這些脆弱的結構從未被詳細研究過。儘管該領域的研究人員對這些無脊椎動物有顎骨並不感到驚訝，但蘭德曼說，“真正的困難在於能否足夠接近以觀察它們的形狀”，從而瞭解它們可能被如何使用。
影片由Stewart Wills/Sophia Cai/Isabelle Kruta/《科學》雜誌提供
在菊石海洋中
蘭德曼在談到菊石時說，與其他已滅絕的動物一樣，“很難拼湊出它們的生活方式。”
格拉斯哥大學頭足綱動物專家阿利斯泰爾·麥高恩說，這個問題在該領域已經流傳一段時間了，他沒有參與這項新研究。“菊石類動物如何進食以及它們吃什麼的問題一直很難掌握，”麥高恩指出。“到目前為止，關於菊石類動物吃什麼的猜測很多，但證據充其量只是間接的。”
除了以數字方式重建這些已滅絕動物的牙齒和顎骨外，蘭德曼和他的同事還發現了食物本身的碎片，包括一小塊可能是在水柱中捕獲的海蝸牛碎片。
由於菊石是古代海洋中如此普遍的居民，因此正如蘭德曼所描述的那樣，它們不是追逐魚類或更大的獵物，而是“僅僅從水中採摘浮游生物”這一事實，對於拼湊中生代海洋食物網具有重要的意義。這不僅意味著“海中肯定有大量的浮游生物”，而且還意味著“這些菊石正在攝取所有的浮游生物，並將其作為糞便顆粒排出”，然後這些顆粒落到海底，即雙殼類動物的領域，他解釋道。
致命的飲食
麥高恩解釋說，瞭解這些已滅絕的軟體動物吃什麼，“對於關於菊石類動物為何在白堊紀末期滅絕的理論也具有重要意義”。研究人員推測，在K-T界限處，浮游生物種群遭受了快速而巨大的打擊，這很可能是由於小行星撞擊及其塵埃落定後缺乏陽光造成的。由於菊石生活在食物網的最底層，它們的主要食物來源將迅速消失。
新的分析絕不是對整個亞綱飲食的全面調查。麥高恩說，這僅僅是對三個杆菊石個體嘴巴的窺視，但這只是“這些標本最後幾餐的快照”。但他指出，這是朝著富有成效的未來研究邁出的重要一步。
蘭德曼和他的同事現在正返回野外，尋找更接近6550萬年前K-T界限的化石，試圖更好地瞭解這些生物在滅絕前的狀況。
蘭德曼說，更多地瞭解這些已滅絕的菊石的飲食“真正增加了對頭足綱動物多樣性的認識”，他以貪婪的洪堡魷魚為例進行了對比。隨著對以浮游生物為食的菊石的新支援，“你擁有了整個生態位，這在現代頭足綱動物中根本沒有代表”，他補充說，現代頭足綱動物似乎“被引導進入了這個肉食性生態位”。
麥高恩說，這項技術也開闢了一條新的途徑，他正在使用掃描電子顯微鏡研究頭足綱動物顎骨上的“微磨損”模式。他指出，“我認為這是一項令人驚歎的技術工作”。蘭德曼解釋說，與早期的計算機斷層掃描（CT）機器不同，這些下一代X射線版本使用更多的能量來成像低至微米級的結構。然後，資料被輸入到複雜的軟體中，該軟體重建和分析資訊。
麥高恩說，儘管這個過程可能很昂貴，“但這篇論文證明了進一步檢查菊石類動物標本的費用是合理的。”他還指出，這些發現也強調了隨著新方法的出現，重新審視館藏中的舊物件的重要性。“用於研究博物館藏品的新技術和方法的出現，無論是繪畫、地塊還是盾皮魚，都經常產生重大且意想不到的新結果和資料。”