棘龍是迄今為止發現的最大的肉食性恐龍–甚至比霸王龍還要大–但它的捕獵方式幾十年來一直是一個爭論的話題。根據棘龍的骨架，一些科學家提出這種恐龍會游泳，但其他人認為它只是像蒼鷺一樣在水中涉水。
由於觀察棘龍的解剖結構還不足以解開這個謎團，一群古生物學家在《自然》上發表了一項新的研究。他們在其研究中採取了不同的方法：檢查它們的骨骼密度。通過分析棘龍骨骼的密度並將其與其他動物如企鵝、河馬和鱷魚進行比較，研究小組發現，棘龍和它的近親Baryonyx擁有密集的骨骼，這很可能使它們能將自己淹沒在水下進行狩獵。與此同時，另一種被稱為Suchomimus的相關恐龍有較輕的骨骼，這將使游泳更加困難，所以它可能會像其他恐龍一樣涉水或在陸地上花費更多時間。
Field博物館的博士后研究員、這項研究的論文第一作者Matteo Fabbri表示：“化石記錄非常棘手–在刺龍類中，只有少量的部分骨骼，而我們沒有這些恐龍的任何完整骨骼。其他研究則集中在對解剖學的解釋上，但顯然，如果對同樣的骨頭有如此相反的解釋，這已經是一個明確的信號，也許那些不是我們推斷已滅絕動物的生態的最佳代理。”
所有的生命最初都來自於水，大多數陸生脊椎動物群體都有返回水的成員–如雖然大多數哺乳動物是陸生的，但我們有生活在海洋中的鯨魚和海豹，還有其他哺乳動物如水獺、貘和河馬，它們都是半水生的。鳥類則有企鵝和鸕鶿；爬行動物有短吻鱷、鱷魚、海鬣狗和海蛇。長期以來，非鳥類恐龍（沒有分支成鳥類的恐龍）是唯一沒有任何水棲動物的群體。這在2014年發生了變化，當時朴茨茅斯大學的Nizar Ibrahim描述了一個新的棘龍骨架。
科學家們已經知道棘龍類在水邊呆了一段時間–它們長長的、類似於鱷魚的下顎和錐狀的牙齒跟其他水生捕食者的相似，而且一些化石被發現時肚子里裝滿了魚。但2014年描述的新旋龍標本有縮回的鼻孔、短的後腿、槳狀的腳和鰭狀的尾巴：所有的跡象都表明是水生的生活。但研究人員一直在爭論刺龍是否真的會游泳覓食，或它們只是站在淺灘上，把頭浸入水中捕捉獵物。這種持續的反反覆復使得Fabbri和他的同事試圖找到另一種方法來解決這個問題。
“我們研究的想法是，好吧，顯然我們可以用不同的方式解釋化石數據。但一般的物理規律呢？有一些規律適用於這個星球上的任何生物體。這些定律之一是關於密度和浸入水中的能力，”Fabbri說道。
在整個動物界，骨密度是告訴人們該動物是否能夠沉到水面下並游泳。Fabbri指出：“以前的研究表明，適應水的哺乳動物在它們的后顱骨中擁有密集、緊湊的骨骼。密集的骨骼作為浮力控制的作用使動物能夠將自己淹沒。”
“我們想，好吧，也許這就是我們可以用來確定棘龍類動物是否真的是水生動物的代理，”Fabbri說道。
Fabbri和他的同事–包括共同通訊作者劍橋大學的Guillermo Navalón和牛津大學的Roger Benson–把來自250種已滅絕和現存動物的股骨和肋骨橫截面數據集放在一起，其中包括陸棲動物和水棲動物。研究人員將這些橫截面跟棘龍及其親屬Baryonyx和Suchomimus的骨骼橫截面進行了比較。Fabbri表示：“我們不得不將這項研究分為連續的步驟。第一個步驟是了解骨密度和生態學之間是否真的存在普遍的關聯。第二步是推斷已滅絕類群的生態適應性。從本質上講，該團隊必須在我們確定為水生或非水生的仍活着的動物中展示一個概念證明，然後將其應用於我們無法觀察到的已滅絕動物。”
在選擇納入研究的動物時，研究人員撒下了一張大網。“我們正在尋找極端的多樣性。我們包括海豹、鯨魚、大象、老鼠、蜂鳥。我們有不同大小的恐龍，有已滅絕的海洋爬行動物如摩沙龍和犁頭龍。我們有幾噸重的動物，也有隻有幾克重的動物。範圍非常大，”Fabbri說道。
這批動物揭示了骨密度和水生覓食行為之間的明確聯繫：將自己淹沒在水下尋找食物的動物的骨骼幾乎完全是實心的，而陸生動物的骨骼橫截面看起來更像甜甜圈，中心是空心的。Fabbri指出：“有一個非常強的相關性，我們發現的最佳解釋模型是在骨密度和水下覓食之間的相關性。這意味着所有具有完全淹沒行為的動物都有這些緻密的骨骼，這是個好消息。”
當研究人員將棘龍類恐龍的骨骼應用於這一範式時，他們發現棘龍和重爪龍都有那種跟完全浸沒有關的緻密骨骼。與此同時，密切相關的似鱷龍的骨骼比較空洞。它仍生活在水邊，以吃魚為生，這從它模仿鱷魚的鼻子和錐形牙齒可以看出，但根據它的骨密度，它實際上並沒有游泳。
其他恐龍如巨大的長頸龍也有密集的骨骼，但研究人員認為這並不意味着它們在游泳。“像大象和犀牛這樣非常重的動物以及像長頸龍這樣的動物有着非常密集的肢體骨骼，因為肢體上有很多壓力，”Fabbri解釋道，“儘管如此，其他的骨頭是相當輕的。這就是為什麼我們在研究中要觀察每一種動物的各種骨骼的原因。”雖然這種分析有局限性，但Fabbri對這項研究有可能告訴我們恐龍的生活方式感到興奮。“這項研究的一個大驚喜是，恐龍在水下覓食是多麼得罕見，而且即使在棘龍類中，它們的行為也比我們想象的要多樣化。”
Field博物館的館長和這項研究的論文共同作者Jingmai O’Connor表示，像這樣從數百個標本中提取的合作研究是古生物學的未來，“它們做起來非常耗時，但它們讓科學家們揭示了大的模式，而不是根據一塊化石進行定性的觀察。Matteo能把這些東西拉到一起真的很了不起，這需要很大的耐心。”
此外，Fabbri還指出，這項研究表明了從不完整的標本中可以收集到多少信息。“這項研究的好消息是，現在我們可以從你需要儘可能多地了解一個恐龍的解剖學來了解它的生態學的模式中走出來，因為我們發現還有其他可靠的代理機構可以使用。如果你有一個新的恐龍物種，而你只有它的幾塊骨頭，那麼你也可以創建一個數據集來計算骨密度，至少你可以推斷它是否是水生的。”