巨齿鲨与其它现代鲨鱼相似,其骨骼都为软骨而非骨头,但其形成骨骼化石的纪录缺乏。巨齿鲨的嘴直径可达两米,身体强壮,呈流线型,使巨齿鲨可以轻易猎食海中的任何生物。 巨齿鲨的牙齿与大白鲨的牙齿相似,且约为7英寸长(最大倾斜长度)。相关研究指出它是大白鲨的近亲,但也有科学家认为牙齿的类似是因趋同演化的缘故。据推测,巨齿鲨最大的体型为17米长,可以吃掉一头霸王龙。从这种身型来看,巨牙鲨的重量可达60吨。假设以大白鲨的新陈代谢作比例,它平均每天需要摄取它体重五十分一(即2400磅)的食物。从史前食物链来看,一般认为它以鲸类为食,但也捕食其它海洋哺乳动物。 成年巨齿鲨在开阔的大洋中猎食,幼年的则生活在离岸较近的海域中。巨齿鲨会攻击在海面换气的动物。 巨齿鲨可在短距离内快速游动,从猎物下放攻击。当猎食大型猎物时,巨齿鲨可能会先攻击其尾部或鳍,使其丧失游泳能力,再将其食用。1995年,有学者建议将巨齿鲨分类于另一个新的属中,称为古鲨属。此后很多古生物学者主张将其分类至古鲨属,而另一些有海洋生物学背景的学者则坚持巨齿鲨与大白鲨的关系,而将其分类至噬人鲨属。主张古鲨属的学者认为巨牙鲨的祖先应为于始新世的Otodus obliquus,而大白鲨的祖先则为Isurus hastilis。有理论指出,由于巨齿鲨主要以鲸类为食,因两极的海水变冷而不适合巨齿鲨生存,鲸鱼因而可以逃避巨牙鲨的捕食,令巨齿鲨缺乏食物而灭绝。其它解释认为任何对食物链的影响(大约160万年前,地球的水循环出现了变化,上升流减少,由于食物缺乏,大量的鲸类死亡了,多样化的鲸品种变少),都会将以庞大新陈代谢需求的猎食者淘汰。但也有科学家指出巨齿鲨仍未灭绝,仍然在现今生存着。
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