在1830年,德國北部比克堡(Bückeburg)發現一個爬行動物的胸腔化石。在1841年,由德國古生物學家克莉斯汀·艾瑞克·赫爾曼·汪邁爾(Christian Erich Hermann von Meyer)進行命名,模式種是紹姆堡大頭鱷(P. schaumburgensis)[3]。該挖掘地點屬於威爾德群(Wealden Group)的奧伯恩基興砂岩(Obernkirchen Sandstone)地層,地質年代相當於白堊紀早期的貝里亞階[2][4]。這個化石被列為正模標本(編號IMGPGö 741-1),標本長度約為25公分[5]。
之後,大頭鱷曾多次被歸類於其他長口鼻部鱷形類,例如:森林鱷科、海鱷亞目。在1999年,C. A. Brochu等研究人員將大頭鱷、索科托鱷、森林鱷科、海鱷亞目統合成一個演化支,是現代鱷目的姊妹分類單元。他們主要根據長口鼻部等類似特徵,而將上述物種統合成一個演化支[15]。但在傳統分類法中,海鱷亞目被認為是鱷形超目中真鱷類的一個原始演化支,演化位置比森林鱷科、大頭鱷還原始;森林鱷科、大頭鱷都屬於新鱷類演化支,是比較進階型的物種[16]。此外,上述物種的長口鼻部,應該是個別平行演化的結果。近年研究發現,海鱷亞目的演化位置應該更為原始[17]。
另一個2001年的研究,提出大頭鱷是海鱷亞目的近親,而特里鱷與森林鱷科構成一個演化支,與大頭鱷、海鱷亞目互為近親[18]。在保羅·塞里諾的鱷形超目種系發生學研究裡,大頭鱷是其他長口鼻部鱷形類的遠親,特里鱷則是帝鱷的姊妹分類單元,兩者是森林鱷的近親[13]。之後,C. A. Brochu修改他的種系發生學研究,認為大頭鱷、海鱷亞目構成一個演化支,而索科托鱷、森林鱷科也構成一個演化支,兩個演化支互為姊妹分類單元[19]。
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