Forntida vattenkrokodiler livnärde sig på mjukare och mindre byten än deras moderna motsvarigheter och utvecklingen av skallens form och funktion tillät dem att sprida sig till nya livsmiljöer, avslöjar paleobiologiforskare från University of Bristol och UCL.

För studien, publicerad idag i Paleontology, teamet rekonstruerade digitalt skallen av en utdöd art av marina krokodiler och jämförde den med liknande levande arter för att få nya insikter om forntida krokodilers kost och deras roll i ekosystemen för omkring 230 miljoner år sedan.

Moderna krokodiler är kända för sin karakteristiska anatomi och spets rovdjur roll i semiakvatiska ekosystem men deras gamla förfäder, som levde sida vid sida med de första dinosaurierna under den sena triasperioden, var små landbor som snart gav upphov till en stor mångfald av former.

En grupp, thalattosuchianerna, gick i havet och blev marina specialister. De hade länge, tunna nosar, som liknar den levande gharialen, som livnär sig på fisk i floder i Indien. En tidig medlem i denna grupp, Pelagosaurus typus, bebodda grunda marina miljöer i det som nu är Europa under tidig jura.

Genom att titta på de olika formerna på deras skallar, forskare kunde räkna ut vad krokodiler åt. Som rapporterats i tidningen Paleontologi i dag, de biomekaniska och makroevolutionära tillvägagångssätten som tillämpades under denna senaste studie visar hur forntida krokodiler kom att ockupera olika och specialiserade ekologiska nischer.

Ph.D. student Antonio Ballell, från University of Bristols School of Earth Sciences och huvudförfattare till studien, sa:"Vi använde uppdaterade tekniker för att utforska hur skallen av dessa utdöda krokodiler fungerade och utvecklades. Vårt första mål var att jämföra hur skallen stressade och ansträngde sig under simulerade matningsbelastningar i Pelagosaurus jämfört med den levande gharialen och få nya förståelse för hur den utdöda arten matades."

Med hjälp av moderna beräkningsmetoder, i kombination med 3-D digitala skallemodeller erhållna från CT-skanningar av Pelagosaurus och gharial, forskargruppen kunde leta efter muskelärr i fossilerna som markerar var musklerna en gång fästes för att rekonstruera den käkstängande muskulaturen.

Detta tillvägagångssätt kombinerades med finita elementanalys, en ingenjörsteknik som förutsäger hur biologiska strukturer beter sig under specifika belastningsscenarier såsom matningslaster.

Medförfattare, Dr Laura Porro från UCL Cell and Development Biology, sade "Modern beräkningsteknik tillåter paleobiologer att "väcka utdöda arter tillbaka till livet" och sluta sig till hur de matas och levde från den anatomiska informationen från fossiler. Använda CT-skanningar, vi kan visualisera inre områden av skallen och ärr på benen, indikerar var musklerna är fästa, som forskare aldrig hade observerat tidigare. Tekniska metoder gjorde det möjligt för oss att testa hur skallen reagerar på att bita, 230 miljoner år efter detta djurs sista måltid."

Deras resultat visar att den svagare käken hos Pelagosaurus kan tyda på att den specialiserat sig på mjukare och mindre byten än den moderna gharialen.

Teamet analyserade också hur snabbt matningsrelaterade karaktärer hos käkarna utvecklades i ett brett spektrum av utdöda krokodilarter. Detta visade att egenskaper relaterade till thalattosuchians långa nosar utvecklades snabbt, vilket tyder på att de ockuperade en mycket specifik marin ekologisk nisch strax efter släktlinjens ursprung.

Medförfattaren Dr. Benjamin Moon från University of Bristol tillade:"Pelagosaurus och närbesläktade arter skiljer sig från andra krokodiller i sina smala underkäkar, och detta hjälpte deras evolutionära framgång i tidig jura, när marina ekosystem fortfarande återhämtade sig från det förödande massutdöendet i slutet av trias."

Studien bidrar till ökad förståelse för funktionell utveckling av krokodylomorfer och den ekologiska dynamiken hos mesozoiska marina reptiler.

Antonio Ballell avslutade:"Våra resultat belyser den spektakulära mångfalden av matningsstrategier som finns hos utdöda krokodilsläktingar och hur detta var viktigt i utvecklingen och diversifieringen av gruppen. Vi fann att olika linjer utforskade och erövrade ekologiska nischer på olika sätt.

"Krokodilernas evolutionära historia var mycket komplex och att se på den ur ett funktionellt perspektiv är grundläggande för att förstå det".