动物演化之谜

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时间:

2021-07-05 10:06:55

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新生代开始时,除恐龙外一些爬行动物幸存下来,古老的肉食哺乳动物和鸟类进一步发展,哺乳动物中又出现了早期的马、大象、熊类和猴子,部分哺乳动物类群如鲸鱼、海豚重返海洋生活。3600万年前最早的猿类出现,2300万年前灵长类动物占有重要地位。随后,类人猿与大型猿类分别演化,类人猿达到演化的顶点,出现了具人类特征的类人猿。500万年前最早的人类出现。

新生代的后期以人类的进化为主要标志。在这个时期,哺乳动物也有很大进化,大量的老物种灭绝新物种诞生,在欧洲及邻近的亚洲部分地域生存的119个物种中只有6个在新生代早期生存过。特别是在距今200万年地球上出现的大冰川期,发生了大规模喜冷和喜暖动植物群的交替现象,大型陆生哺乳动物发生了大规模灭绝(图1)。其后人类的狩猎活动也成为动物大规模灭绝的原因之一,在北美因此而绝灭的大型哺乳动物就有70%。

(1)美国动画大片《冰河世纪》表现了这个时期动物们的故事

现在看看新生代晚期的剑齿虎、爱尔兰麋鹿、渡渡鸟、猛犸象和塔斯马尼亚虎是怎样灭绝的吧。

复原沥青坑中的剑齿虎

美国洛杉矶市中心的兰乔·拉·布雷沥青坑是世界上最大的史前生物化石埋藏场,古生物学家在这里发现了400多万种的动物样本。然而,更令兰乔·拉·布雷地区名声大噪的是:2000多具剑齿虎骨骼被发掘出来得以复原。

动物进化史上大名鼎鼎的剑齿虎最早出现在距今3500万年前,到11000年前剑齿虎仍然统治着洛杉矶平原树木丛生的肥沃谷地,这种顶级食肉动物没有遇到过任何对手(图2)。

(2)最令剑齿虎声名远扬的是它那对短剑一般的巨大犬齿

剑齿虎肩高1米,肩部肌肉发达,后腿较短,尾巴短小(图3)。剑齿虎体重相当于现代狮子的两倍,庞大的块头使它每顿可以吞下大约30公斤肉。它头骨上有大块的肌肉,能释放出很大的力量,让它完成强劲有力的一咬,只需一口就能切断野牛的颈部血管和气管。但是,剑齿虎躯干沉重,腿又短,不擅长距离奔跑,所以进行良好的伪装,对猎物进行偷袭成为它猎取食物的本能。然而,即使是凶悍的杀手,面对形体庞大的野牛特别是野牛群,一只剑齿虎也很难得手(图4)。当猎物充足,而且有许多掩蔽点可以保证剑齿虎潜伏发起攻击时,它们的家族就会兴旺起来。

(3)一切构造都是为了释放它那巨大犬齿的威力

(4)剑齿虎是社会性动物,它们常常集体行猎,受伤严重的个体可以分享群体捕杀的猎物,并且受到群体其它成员的保护

剑齿虎作为顶级掠食者的风光延续了100万年,最终还是走向了灭绝。冰河世纪末期气候变暖变热,植被沙漠化使剑齿虎惯用的埋伏偷袭战略反而成了致命弱点,在开阔的地面它们很少有地方可以藏身;在偷袭技巧难以奏效时,剑齿虎必须追赶猎物,但它的速度又处于劣势;野牛总是保持完整的群落,用数量保障自己的安全。这些使得剑齿虎的生存机会变得渺茫,它无法适应新的环境,曾经居于食物链顶端的超级猎手只能走向终点。

饥饿的剑齿虎不得不放弃了它们的孩子,不再交配繁殖。它们依靠腐肉苟延存活,腐肉的气味把它吸引到了危险的沥青湖边。古生物学家推测,10000年前,一只只焦渴难耐的动物靠近这片沥青湖。由于它们个头大、份量重,它们的脚便陷入湖中。它们越挣扎,下陷的速度就越快,一会儿工夫就沉入坑中,随后面临而痛苦的死亡过程。沥青是自然界中最好的防腐剂,即使最小的骨骼遗骸也能被完整地保存下来。

爱尔兰麋鹿的美丽皇冠

爱尔兰麋鹿最引人注目的是它的鹿角。鹿角硕大而精美,重约有40公斤,尖角之间的距离可达3.7米(图5)。庞大的鹿角每年都要脱落并重新长出。

(5)鹿角就像身姿雄伟的爱尔兰麋鹿头顶上的皇冠

爱尔兰麋鹿的食物主要是草。冰河世纪末期,爱尔兰是一片空旷草原,草场富含钙质,完全可以满足鹿角生长的需要。

爱尔兰麋鹿交配时,雌鹿是根据雄鹿鹿角的大小来挑选配偶的,雄鹿的鹿角越大被雌鹿选中的机会就越大。雄性爱尔兰麋鹿站在那里,巨大的掌形鹿角在开阔的草原上就像镜子一样放出光芒,吸引着愿意交配的雌鹿。这样的交配使鹿角大的雄性爱尔兰麋鹿的基因得以遗传(图6)。

(6)3个工作人员把巨大的鹿角抬进博物馆

巨大的鹿角还是爱尔兰麋鹿的武器。在交配季节,雄鹿们相互挑战,争夺交配权。在战斗中雄鹿的目标是把对手甩倒,用鹿角上的非常长的攻击刺刺向对手的躯体侧面或颈部(图7)。

(7)为了赢得雌鹿的青睐,为了证明自己是雄性中的佼佼者,雄鹿之间用美丽的鹿角进行的打斗常常显得野蛮而血腥

爱尔兰麋鹿已经习惯了在冰河世纪末期的草原上生活,种群数量曾经非常庞大。然而,10600年前的化石记录表明,爱尔兰麋鹿突然消失了。

10600年前,全球上升的气温融化了巨大的极地冰帽,寒冷的水流涌入大西洋,水温下降了8℃。从热带地区北上的墨西哥湾暖流受到了拦截,爱尔兰的温度一下子降到了冰点。这一剧烈的气候变化持续了1000年,植被因此而凋零。

在极度寒冷时期,爱尔兰麋鹿陷入了一种两难境地。由于交配选择的原因,它不得不保持巨大的体型和巨大的角;而另一方面,自然选择要求它的体型和鹿角都向较小的方向发展,这样幸存下来的几率才能更高一些。不幸的是,由于气候的突然变化,爱尔兰麋鹿无法迅速完成适应性的进化发展,已经繁衍兴盛了数万年的爱尔兰麋鹿最终走向了灭绝。

扼杀猛犸象的第三只手

1996年,考古学家在墨西哥城发现了7头猛犸象的1200多块骨头,这是一个猛犸象家族的墓地。

猛犸象又名毛象,冰河时期一直生活在北半球,距今300万年~1万年前。它身躯高大,身高一般5米,体重10吨左右,一对长而粗壮的象牙强烈地向上向后弯曲并旋卷。它的头骨短,头颅和顶脊是身体的最高点,身上长满了长毛。猛犸象以草和灌木叶子为生,每天有三分之二的时间都在咀嚼草叶以维持它们巨大身体的需要(图8)。

(8)猛犸象的寿命可达70年

猛犸象也是一种非常社会化的动物,所有家族成员通过集体力量相互保护。虽然成年猛犸象是坚不可摧的战车,但是它们的幼仔则需要至少15年时间才能发育完善,根本无力抵抗冰河时期最强大的捕猎者剑齿虎。幼象遇到危险,整个猛犸象群就会迅速行动起来,形成一道强大的防御墙(图9)。

(9)只要集体作战,猛犸象群便无所畏惧,就算最凶猛的捕猎者照样要惧它三分

猛犸象和今天的大象拥有共同的祖先,不过这两个种类在500万年前就各立门户。大象幸存下来,而猛犸象却走向了灭绝。

提到猛犸象的灭绝,一个重要理论指出罪魁祸首是气候变化。

数百万年来,猛犸象在冰河时期的荒原上繁衍兴盛。冰河末期气候变暖,猛犸象被迫向北方迁移,活动区域缩小,草场植物减少,使猛犸象得不到足够的食物,面临死亡。但是,气候变化不可能杀死所有的猛犸象。

没有人知道人类第一次踏足美洲大陆的准确时间,但是考古遗址表明12000年前,人类的身影已经遍布从加拿大极地地区到美洲南端的广阔区域。人类与猛犸象同期进化,开始还能和平相处,但当人类进化到了新人阶段,学会使用火攻和集体协同作战,捕杀成群的动物和大型动物就成为可能。猛犸象曾是石器时代人类的重要狩猎对象,在欧洲的许多人类洞穴遗址的洞壁上,常常可以看到早期人类绘制的猛犸象画像。在猛犸象的墓地,古生物学家也发现了人类的痕迹。在迁徙到美洲的早期居民中,最著名的就是克劳维斯人,他们已经有了新的工具(图10)。人类的到来直接导致了猛犸群体数量的急剧下降。

(10)克劳维斯石制箭头

但是不久,新的研究结果对此提出了质疑。在北美洲地区的1500处猛犸象遗址中,只有60处可以找到人类活动的痕迹,其中存在克劳维斯人捕猎证据的仅有12处,但是克劳维斯人主要猎杀马、骆驼和麝鼠、鸭子等一些较小的动物,他们的食谱非常丰富。如果克劳维斯人能够依靠那些唾手可得的动物为生,他们为什么要冒险猎杀巨大的猛犸象呢?这一简单的推理表明人类大规模猎杀猛犸象群的行动不太可能。

然而,一种新的观点还是将猛犸象灭绝的原因指向了人类,不过是间接的。病毒学家发现一种致命的疾病能够突破物种的界限,疾病也可能引发猛犸象的灭绝。这种疾病的病毒很容易从一个寄主身上跳到另一个寄主身上,然后扩大传染的范围。病毒学家们过去认为病毒不能杀死它的寄主,但是新的研究结果表明一旦疾病突破物种的界限之后,病毒侵袭到从未感染过这种疾病的种群时,这个种群对于这种病毒就没有免疫能力,所以很快就会毁灭。北美洲猛犸象种群很可能就是被一种疾病逼向了毁灭(图11)。现在已经可以非常肯定地说,疾病能够造成物种的灭绝,这使人类对于猛犸象等大型哺乳动物灭绝原因的研究向前迈出了很重要的一步。

(11)克劳维斯人迁徙时把狗引入了北美洲,恶性疾病很可能通过跳蚤从狗身上传播到猛犸象身上

安逸的渡渡鸟

荷兰水手1507年在毛里求斯岛上发现了渡渡鸟,然而到1681年,这个岛上再也没有发现活的渡渡鸟了。1865年在岛上出土了全世界仅存的渡渡鸟遗骨。

渡渡鸟体型比最大的火鸡还大,比火鸡结实,羽毛也很厚,脖子又长又弯,姿态优美,站得也比火鸡要直,有2.5 英尺高。它们的身体很重,所以用来支撑身体的双腿非常粗壮。由于翅膀慢慢退化,它们不能飞,胸部肌肉变得又长又窄,全身的重量大部分都集中在了腹部和臀部(图12)。它是鸡类家族中的一种,仅产于毛里求斯,由于岛上没有天敌,因此它们安逸地在树林中建窝孵卵,繁殖后代。

(12)肥大的体型使它步履蹒跚,再加上一张大大的嘴巴,使它的样子显得有些丑陋

在毛里求斯,森林里面长满了乌木树和棕榈树,一年四季都会结出很多果子,落满了地面,这就是渡渡鸟的食物。此外,齿叶葵、露兜树、酒瓶椰子树也是渡渡鸟的食物来源。

毛里求斯是一座火山岛,岛上的土壤都呈酸性,缺少钙元素。因此在繁殖季节,为了给后代提供充足的营养,渡渡鸟对钙的需求量会大大增加,要食用大量的蜗牛壳补充钙质。

1662年一位德国人因为轮船失事漂到了毛里求斯。他在岛上寻找食物,但没有发现一只渡渡鸟。他四处游荡,无意间来到了旁边的一座小岛之上,遇到了最后一批幸存的渡渡鸟(图13)。渡渡鸟怎么到了这里?

(13)这座在涨潮时成为孤岛的地方是渡渡鸟最后的避难所

在早期荷兰人居住地找到了成千上万根外来动物的骨头,荷兰人从欧洲带来了山羊、猪,其中一些动物摆脱了人类的控制,变成了野生动物。渡渡鸟不得不和这些新来的定居者展开竞争,然而渡渡鸟的竞争力十分低下。

百万年来,渡渡鸟一直在一个与世隔绝的环境中进化发展,没有任何捕食者会威胁它们的存在,因此它们繁殖的速度很慢,平均每隔一年才产下一只后代。由于无法飞行,渡渡鸟一直在地面养育自己的后代。猪的到来对于同样生活在地面的渡渡鸟所造成的影响是毁灭性的(图14)。渡渡鸟不得不迁往周围的几座小岛。狭小的环境、匮乏的食物,使渡渡鸟面临灭亡的绝境。这也许才是渡渡鸟灭绝的真正原因,是渡渡鸟自己把自己推向了灭绝的边缘。

(14)野猪不仅会和渡渡鸟争抢食物,而且还使渡渡鸟的交配和繁殖等活动无法正常进行

人类导致塔斯马尼亚虎的灭绝

1930年,塔斯马尼亚岛上的农夫威尔夫·巴蒂与一头奇特的动物狭路相逢。巴蒂不知道,他这一枪不仅结束了一头动物的生命,还为一个物种画上了句号,这就是塔斯马尼亚虎。

塔斯马尼亚岛位于澳大利亚南部海岸线以外200公里处。塔斯马尼亚虎身体像狼,骨骼结构与狗非常相似。它前半身显得相当灵活,后半身灵活性比较差,身上有育儿袋,这足以证明塔斯马尼亚虎是从袋鼠这样的跳跃类动物进化来的。巨大的嘴是它最厉害的武器,善于进行战斗和杀戮。它的尾根很粗,后半身长着像老虎一样很粗的条纹(图15)。

(15)这是它的明显特征,并由此而得名

塔斯马尼亚虎是一种喜欢独来独往的肉食动物,每天都在自己的领地上追捕猎物。它最喜欢吃小袋鼠、树鼠和大袋鼠,能连续几个小时追着猎物不放,穿越丛林、河流和山谷,超强的体力让它最终能困住猎物。但是它的厄运来了。

1803年英国在这里建立了一个处罚罪犯的殖民地。到19世纪80年代,塔斯马尼亚岛上大片的沼泽地都被改造成了草场,岛上又出现了数百万的绵羊,塔斯马尼亚虎的野生家园遭到了现代人的入侵。农民惊恐地发现自己的羊被肢解,认定是塔斯马尼亚虎所为,要求政府消灭塔斯马尼亚虎。1888年政府发出悬赏,每杀死一头塔斯马尼亚虎奖赏1英镑,平均每年要猎杀100只。无知的人们并不清楚作为食物链最顶端的掠食动物的数量不可能太多,也许不超过3000只。在政府发布悬赏命令的那些年当中,有近三分之二的塔斯马尼亚虎被猎杀了。

1909年,猎杀塔斯马尼亚虎的数量突然锐减,从以前每年100头骤降到只猎杀了1头。数量急剧下降表明,人们的捕猎行为不是他们灭绝的唯一原因,某种比人类可怕得多的因素出现了。唯一的解释是某种疾病。狗也把犬瘟热传给了塔斯马尼亚虎。

可是有袋类动物身上一直都有类似的病毒,它们并没有因此灭绝。这几乎可以肯定地说,如果没有人们猎杀和塔斯马尼亚虎栖息地的缩小,这种疾病不会对塔斯马尼亚虎数量造成任何影响。正是在人类的杀戮下,塔斯马尼亚虎的群体数量极为脆弱,这种疾病最终为它的灭绝敲响了丧钟(图16)。

(16)这是一种在不久前才灭绝的动物,甚至有电影胶片记录下了它的样子,专家确认胶片中的是一种非常奇特而高级的动物,绝非低等动物

亿万年来,在生命进化的过程中,大自然创造出了数以万计的各类物种,其中99.9%都在时间的洪流中湮灭了踪迹。这其中有自然进化的神奇力量,更有人类之罪。

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