恐竜が泳ぎが下手だった理由

「恐竜の謎」は、「恐ろしいトカゲ」の秘密の側面と、古生物学者が夜も眠れないほど悩まされているあらゆる疑問を掘り下げます。

恐竜が地球を支配していた。この比喩は誰もが知っている。驚異的な爬虫類の数が非常に多く、ユニークだったため、地球の歴史の 1 億 5000 万年にわたる部分を恐竜の時代として支配した。

しかし、地球を「支配している」単一の生物群について語るのは愚かなことだ。第一に、海の波間に浮かんでいた恐竜は、沿岸の嵐で流された死骸だけだった。

海は数十億年にわたって地球の大部分を覆い、現在では地球上の水の 96 パーセント以上を占めています。私たちが知る限り、恐竜は海を住処にしたことがありません。古生物学者もその理由をいまだに解明していません。

ある種がなぜ特定の方法で進化したのか理解することより難しいことがあるとすれば、それは、その種が辿らなかった進化の道をたどろうとすることです。自然は、過去の変化に基づいて開いたり閉じたりする目に見えない障壁やボトルネックでいっぱいです。私たちは通常、「なぜできないのか？」という疑問にぶつかるまで、こうした生物学的制約に気づきません。そして、その場合でも、実際に不可能なことと、単に偶然に起こらなかったことの区別をつけるのは難しい場合があります。しかし、恐竜の場合、海が恐竜の領域外であった理由について、いくつかの手がかりがあります。

恐竜はほとんどの場合、泳ぎが下手だった。しかし、古生物学者がこのことを理解するまでには、適切な化石の足跡、恐竜の骨の構造の分析、そして恐竜の浮力を推定できるコンピューター手法を待つこと数十年を要した。20世紀の大半、専門家が現生爬虫類と恐竜を等しく侮辱し、絶滅したトカゲ類を愚かで鈍いものと評していたとき、一部の古生物学者は、ブラキオサウルスのような首の長い竜脚類は水中で自分の体重を支えることしかできないと考えていた。彼らはまた、ティラノサウルスが近づきすぎると、アヒルの嘴を持つ恐竜、つまりハドロサウルス科の恐竜は湖に飛び込んだと仮定した。どうやら、装甲や角に覆われていない草食動物が唯一できた防御手段のようだ。 1970年代から、古生物学者は、竜脚類やカモノハシ類の足跡化石やその他の手がかりから、これらの恐竜は陸上環境に生息し、水中での生活には不向きだったことが分かると気づき始めた。それだけでなく、泳ぐ恐竜の痕跡化石（恐竜が足を蹴った際に堆積物に残った痕跡）は肉食恐竜の痕跡化石が比較的少なく、水が草食恐竜の避難場所だったという考えを覆すものとなった。

恐竜の重要な特徴が、爬虫類が水中で快適に過ごせなかった原因かもしれない。竜脚類と獣脚類の骨の呼吸器系には、肺や呼吸器系の他の部分につながる独特な気嚢群の証拠が見られる。これらの軟組織のポケットにより、恐竜は別個の吸気と呼気に依存するのではなく、常に新しい空気が流れ続けることで、哺乳類よりも効率的に呼吸することができた。（鳥類にも同じ特徴があり、骨の空間を空気で満たすことで骨格を軽く保てるという利点もある。）しかし、これらの気嚢が恐竜の遊泳能力にどのように影響したかをモデル化したとき、古生物学者は、大型種であっても、水中で安定するにはサイズに対して軽すぎる、膨らませたプールのおもちゃのように振る舞っていたことを発見した。水中生活への適応には通常、天然のバラストの一種としてより密度の高い骨が関与する。内部の空気が多すぎると、恐竜は水中に留まるのに多大な労力を要しただろう。私たちと同様、一部の恐竜も泳ぐことはできましたが、先史時代のウミガメやプレシオサウルスと肩を並べるほどのスピードで潜っていたわけではありません。

かつては泳ぎが上手だと考えられていた恐竜にも、同じ問題が浮上する。背中に帆があり、体長約50フィートのスピノサウルスには、水に浸かったり潜ったりする動作に関連する解剖学的特徴がいくつかある。骨の一部は他の半水生動物のように非常に密度が高く、尾は長くウナギに似ていて、まるで巨大なパドルが取り付けられているようだ。しかし最近の研究では、スピノサウルスの風通しの良い骨格構造は水中でも不安定にし、巨大な帆は水中に潜ったときに獲物を追いかける恐竜の能力を妨げていたことがわかった。かつては世界初の水泳恐竜としてもてはやされたこの生物は、浅瀬をとぼとぼと歩きながら魚を待ち伏せする渉禽類だった可能性が高い。スピノサウルスの完全な骨格に近いものは誰も発見していないため、さらなる証拠によって状況が変わる可能性はあるが、現時点では水と最も関連が深い恐竜はワニよりも水生ではなかった。

結局、2世紀以上に及ぶ調査を経ても、古生物学者は生涯の大半を海で過ごしたと断定できる恐竜の化石を1つも特定していない。アルバータ州で保存状態の良い装甲恐竜ボレアロペルタのように、海洋堆積物から発掘された数少ない標本は、内陸部や沿岸部で絶滅し、嵐や局地的な洪水で海に流された恐竜である。一部はサメや海生爬虫類の餌となり、一部は一時的な岩礁となり、一部はすぐに岩や土の下に埋もれ、鱗がそのまま残った。しかし、海には魚のような魚竜、首の長いプレシオサウルス、コモドドラゴンの海版であるモササウルスなど、恐竜の支配力が誇張されていたことを証明する爬虫類がたくさんいた。

もちろん、恐竜が最終的に水中に迷い込んだことはわかっています。たとえば、白亜紀を終わらせた小惑星の衝突から約 500 万年後、ペンギンの最初の祖先は思い切って水中に飛び込みました。今日、水に慣れたこれらの鳥は、水中で羽ばたいて「飛び」、疎水性の羽から嘴の塩分排出器官まで、さまざまな適応を誇っています。そのおかげで、彼らは海で多くの時間を過ごすことができます。しかし、彼らは今でも陸上で繁殖しており、絶滅した恐竜が深海に行かなかった理由の新たな手がかりとなっています。

我々が知る限り、2億4300万年前の最初の恐ろしいトカゲ（ギリシャ語で「恐竜」と訳される）から、現在歩道を跳ね回るアメリカコガラまで、すべての恐竜は卵を産んでいた。他の海生爬虫類は出産方法を何度も進化させ、おそらく一部のヘビやトカゲが現在も保持している柔らかい殻の卵から始まったのに対し、恐竜は異なる能力を進化させたことはなかったようだ。あるいは、進化はしていたが、あまりにも遅れて登場したため、海には既に機敏で鋭い歯を持つ爬虫類が溢れ、不器用な恐竜の漕ぎ手をむさぼり食う準備ができていたのかもしれない。恐竜の古代の世界は海岸線で終わり、他の生物が水を支配する余地が十分に残されていた。

ライリー・ブラックのコラム「恐竜の謎」をお楽しみいただけたでしょうか。次回の記事は5月にPopSci+でご覧ください。