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史前动物为什么长那么大?科学家:现在也不小,未来会更大!

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发表于 2019-5-5 14:49:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
提到史前动物,大家首先会想到巨大,并且想当然地认为它们个个都比现代动物大得多。实际上,虽然许多史前生物的确非常非常大,但我们所熟悉的巨型史前动物并非同时出现的。巨大的恐龙,包括植食性的巨型蜥脚类恐龙如阿根廷龙、梁龙和捕食性的大型兽脚类恐龙如霸王龙,生活在中生代的侏罗纪和白垩纪时期,大约从距今2亿年前至6600万年前。约4500万年前的新生代始新世,地球上出现了第一波巨型哺乳动物,包括像犀牛的犹因他兽和硕大的安氏中兽。长毛的猛犸象、几吨重的大地懒和威风凛凛的剑齿虎则是生活在最后一个冰河时代,距今约500万年前到1.2万年前。四足动物登陆已有3.7亿年历史,出现过这么几波巨型动物很正常,我们不能拿整个地质史来比今天这一个时期。

145215omjih6i6jsx6qixi.jpg 毁灭刃齿虎是冰河时代的霸主

史前动物并非都那么巨大,与恐龙同享中生代同一片土地的还有我们哺乳动物的原始种类,它们多数只有耗子大小;最小的恐龙——长着羽毛的胡氏耀龙体长只有40厘米。史前动物并不一定比今天的同类或近缘物种大。生活在6000万年前古新世时期的泰坦蟒,全长12.8米,比一辆大巴车还长,重达1.1吨,相当于一辆大众polo轿车的重量,比现存所有的蟒蛇都大得多。而与泰坦巨蟒大致生活在同时期的始祖马——今天马的祖先,却比现在的马小得多,它的肩高只有40厘米,仅相当于一只狐狸大小。

145215bwxsgcbaj3yacqls.jpg 有史以来最大的蛇:泰坦蟒

145216zd93z9iw8xw84hfd.jpg 始祖马:只有狐狸大小

为什么部分史前动物能长那么大呢?早在19世纪科学家就发现,从化石记录的信息来看,动物总是随着时间推移在不断变大,这条规律我们称之为柯普法则。根据达尔文进化论,动物都有过度繁殖的倾向,而由于变异,它们的后代有的大一些,有的小一些。在稳定的环境中,自然选择总是有利于大的动物。体型大意味着效率高,"大象-老鼠"曲线告诉我们,体重越大单位体重耗氧量就越小。无论是食草动物还是食肉动物,身高体大的个体在获取食物、抢占栖息地、抵御天敌方面都会占尽便宜,在求偶阶段也能得到更多异性青睐。因此,体型大的动物更容易活下来并留下更多后代,而由于遗传,大个体的后代也倾向于较大,生存和繁衍上的优势就得以保存并代代巩固。这样,在自然选择强大而持久的作用下,动物就朝着越来越大的方向发展了。那些巨大的恐龙和古兽,都是经历了几千万年的演化才出现的。

145216sc240oszsoofoo0b.jpg 霸王龙是恐龙时代的霸主

自然界也一定存在一股反作用力阻止动物变大,否则我们今天早就满地巨兽了,重力就是这样一股反作用力。科学家推测,恐龙的骨骼和肺部生理学最有可能与鸟类相似,它们的骨骼上有气穴,减轻了重量,防止在体型增大时发生塌陷。它们的肺也非常强大,使它们呼吸和热交换更有效率,从而支持其长到更大的体型。现存最大的动物蓝鲸,也是有史以来最大动物之一,它们生活在海洋里,水的浮力能帮助它们支撑体重。也正是由于这个原因,海中的动物通常能长得比陆地上更大。

145216su78sqa3877mqmyz.jpg 阿根廷龙:最大的恐龙

当然,阻止动物持续增大最强大的反作用力当属生物大灭绝。在稳定安逸的环境中,动物总是不断变大,大型化往往伴随着特化,使巨型动物成为适应当前环境的"专家"。然而环境却不总是一成不变的,地球内外和太空中的种种因素都可能导致环境在短时间内剧变,这样首先遭殃的就是这些无处可逃、繁殖又慢的巨型动物。因此,大型化就是动物演化道路上的一个死胡同,带给动物的必将是暂时的繁盛与最终的消亡。当大灭绝到来,巨型动物灭绝,新的较小的动物取而代之,重走大型化之路,直到下一次大灭绝到来。

145216rl9xromra998o6x6.jpg 长毛的猛犸象是冰河时代的巨兽

很多人说过去的动物大是因为史前大气中含氧量高,这种说法缺乏科学道理。地球上含氧量最高的时期不是恐龙时代,也不是新生代的两次巨兽时代,而是恐龙出现前一亿多年的古生代石炭纪,当时大气中含氧量达到了35%。恐龙时代前夜的三叠纪是寒武纪大爆炸以来大气含氧量的最低谷,仅15-18%。恐龙时代的大气含氧量为15-25%,新生代是21-25%,并没有明显差异,可知恐龙的巨大与含氧量无关。不过,含氧量高虽不能刺激体型增长,但有助于支持动物更大的体型,尤其是对昆虫等无脊椎动物。昆虫只有气管没有肺,呼吸器官很不发达,需要空气中有很高的含氧量才能给较大的身体供氧。在石炭纪,蟑螂有家猫那么大,而蜻蜓大得就像海鸥。

145216qjr592p9zz2jqvjp.jpg 史前巨型蜻蜓有海鸥那么大

还有人说过去的动物体型大是因为气候温暖。持这种观点的人只知其一不知其二。根据贝格曼规则,在寒冷的环境中,恒温动物体型越大越有利,体型大意味着表面积/体积比较小,热量散失较少,可以不必将过多能量浪费在维持体温。而爬行动物则正好相反,在温暖环境中,体型越大越有利于隔绝热量,防止动物身体过热。今天的全球平均气温是15℃,明显比恐龙时代和古近纪的巨兽时代低,而又显著高于冰河世纪的巨兽时代,由此可知气温高低与巨型动物的出现关联不大。

145217tuwbby3wyy9j20tl.jpg 安氏兽:有史以来最大的陆地食肉兽

那么,到底是什么原因导致今天我们见不到像恐龙和安氏兽、猛犸象这样的庞然大物了呢?柯普法则已经告诉我们答案了。在这几批巨型动物出现的巅峰期之后,地球经历了生物大灭绝事件。6600万年前的白垩纪末大灭绝消灭了恐龙,3400万年前的始新世末灭绝事件杀死了包括安氏兽在内的大多数大型哺乳动物。大灭绝之后,巨型动物重新出现可能需要数百万年乃至上千万年的时间。恐龙灭绝以后,巨型哺乳动物用了1500万年才演化出来。最近一次灭绝事件发生更新世末期,猛犸象、剑齿虎等巨兽纷纷倒下,这次灭绝距今只有12000年,还没有时间演化出新的巨型动物。今天陆地上最大的动物——大象、犀牛、美洲野牛、北极熊和老虎等,都不是新形成的物种,而是那场灾难的幸存者。

145217ll41gg3jzv4b3m8n.jpg 现存最大的陆地动物:非洲象

从理论上讲,我们今后一定可以再次看到恐龙大小的陆地动物。毕竟,我们正在与有史以来最大的哺乳动物——蓝鲸共享一个星球。蓝鲸的体型超过了有史以来所有陆地动物,包括恐龙在内,曾生活在地球上的动物中只有中生代的巨型鱼龙能与之比一比大小,如此说来,我们也没有理由抱怨今天看不到巨型生物了。

145217tj3efqq7tgtfllc7.jpg 现存最大的动物:蓝鲸

按正常的生物演化规律,几百万至几千万年后陆地上必将出现达到甚至超过恐龙大小的巨兽。然而,人类活动正在阻止这一切。近几百年来,多数大型动物都遭到不同程度的分布退缩和数量锐减,这种情况下大型动物能活下来就不错了,更别说增大体型了。在这个人类代替自然选择起作用的时代,动物会发现小型化才更有利。在生境破碎化和食物缺乏的环境状况下,体型小的动物容易活下来,而人类的滥捕滥杀也更多地针对身高体大的动物。近一二百年,东北虎、咸水鳄、大白鲨和抹香鲸等动物的体型都出现了不同程度的下降。恐龙和猛犸已死而不能复生,为了让我们的子孙后代不再发出"为什么见不到大型动物"的感叹,我们应该保护好我们的地球家园,保护好我们的动物伙伴。

145217saa20irear9i22f2.jpg 现存最大的爬行动物:咸水鳄

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