猛獁象:吃便便,要從娃娃抓起

2020-12-25 中國科普博覽

出品:科普中國

製作:090811mario

監製:中國科學院計算機網絡信息中心

在許多動物眼裡,屎,可是一個好東西。屎殼郎已經名聲在外,蒼蠅也天天圍著廁所轉悠,小兔子則直接從肛門攝取軟便,進行二次消化。

那麼,古生物是否也好這一口呢?

食糞,為傳統習俗

實際上,吃便便是一種非常古老的習俗

至少在兩億多年前,糞便就已經成為某些動物的糧食和愛巢,它們終日在糞便裡覓食、漫步和穿梭……這一切,並非憑空臆想,而是源於化石的作證。

來自亞利桑那州和澳大利亞的三疊紀時期糞化石,均已被科學家觀察到不同程度的食糞痕跡:糞化石表面有彎彎曲曲的凹槽,內部有直徑幾毫米的洞穴,微小洞穴裡還填充著與糞化石不一樣的沉積顆粒。這些都是兩億多年前的無脊椎動物對糞便進行一番享受後,所遺留的痕跡

來自澳大利亞三疊紀時期的糞化石,(G)疑似帶有無脊椎動物活動痕跡。圖片來源:參考文獻[1]

但我們很難精確識別出食糞者的身份,只能在對比現今具有食糞行為的無脊椎動物後,粗略地認為是雙翅目幼蟲的傑作,因為相同的痕跡可能由活動行為相似的不同動物產生。

不過,雙翅目小幼蟲只是漫長食糞史上的滄海一粟。隨著時間的推移,生命的演化,會有越來越多動物加入到食糞大軍中,其中更是不乏古生物界的頂流明星——猛獁象是也

食糞,猛獁象也在行

猛獁象最初起源於非洲,一路向北、向東擴散至歐亞大陸,並通過白令陸橋抵達北美洲,期間經歷多次演化,最終成為身披長毛的真猛獁象(Mammuthus primigenius,即《冰河世紀》電影裡的長毛象,同時也是大眾最熟悉的猛獁象種類。

真猛獁象(長毛猛獁象)復原圖。圖片來源:wikipedia

如今,雖然冰天雪地裡不再有它們浩浩蕩蕩的身影,但在西伯利亞和阿拉斯加的凍土層之下,依舊埋藏著大量真猛獁象的屍體。隨著氣候變暖以及人類活動的影響,昔日冰河巨獸的遺骸會斷斷續續浮現於地面,而讓它們最先蒙上吃便便之名的猛獁象,叫做Yukagir」

2002年,Yukagir猛獁象出土於西伯利亞北部的一個小村莊,它比較特殊,沒有軀幹,只有孤零零的頭部,是一隻不完整的成年雄性。科學家在後續的幾次發掘中,也只尋回了前腿、胃和部分腸道。

Yukagir猛獁象的遺骸。圖片來源:參考文獻[2]

腸道的內容物顯示,Yukagir猛獁象的最後一餐主要是莎草科植物、苔蘚、柳枝等,以及一坨糞便。你肯定會問:「為什麼腸道有糞便,就等於有吃便便的習慣呢?我腸道裡也有便便呀!」

猛獁象腸道裡的糞便。圖片來源:參考文獻[3]

和你不同,猛獁象的腸道裡還有真菌Sporormiella的子實體

真菌Sporormiella極度嗜好糞便,普遍生長於家畜以及野生植食性動物的糞便之上,負責回收殘餘的營養物質,並且需要暴露在空氣中至少一周才會發育成熟。這意味著,Yukagir猛獁象臨死前吃了一坨並不新鮮的糞便——至少在地面上躺了一周且長滿真菌的糞便

那它吃了誰的便便呢?

由於糞便化石和其它消化道內容物中,均沒有檢測到膽汁酸,這與其現代親戚大象的生理習性一致,所以Yukagir猛獁象很可能是自產自銷,或者是嘗它象之屎。

不過,一隻猛獁象存在食糞行為並不足以代表普遍現象,畢竟誰也不能保證Yukagir猛獁象沒有患上嗜糞的怪病。直至2011年,又有一項研究宣稱找到了猛獁象食糞的證據,這才讓大家意識到,猛獁象吃便便可不是鬧著玩的。

這回的糞便化石來自阿拉斯加的猛獁象體內,糞便中除了包含植物殘渣,還帶有許多真菌Sporormiella的子實體,以及缺乏膽汁酸。很顯然,這和Yukagir猛獁象的情況如出一轍——自產自銷或是嘗它象之屎,表明猛獁象吃便便並不是一種罕見現象,更像是一種常見的行為

阿拉斯加發現的猛獁象糞便化石。圖片來源:參考文獻[4]

此外,以上兩隻存在食糞現象的猛獁象還有一個相似之處——均為瀕死的成年個體。解剖結果顯示,它們的身體狀態較差,死亡時間都在冬季或早春,恰好是食物資源較為稀缺的時期,很可能長期遭遇著巨大的覓食壓力。或許對於猛獁象而言,在漫長又難熬的寒冬裡,上一個夏天留下的糞便是解決能量需求的重要食物之一。這也讓科學家認為,猛獁象吃便便的現象僅由覓食壓力所造成。

但很快,來自西伯利亞的一具猛獁象幼崽打破了這些認知

食糞,從娃娃抓起

Lyuba是一頭雌性猛獁象幼崽,高85釐米,體長115釐米。它出生於冬末或早春,年齡為一個月左右,因渡河時溺水窒息而亡,隨後被埋藏於河床之下,軀幹以及器官幾乎完好無缺,是保存狀態最完好的猛獁象之一。

猛獁象幼崽Lyuba。圖片來源:wikipedia

它作為一個月大的猛獁象幼崽,尚且無法咀嚼植物,嘴裡剛剛萌出的小牙齒也沒有明顯磨損,營養來源主要依靠母親的乳汁

猛獁象幼崽消化道裡的奶液殘留物。圖片來源:參考文獻[5]

但奇怪的是,Lyuba的腸道內竟然含有非常豐富的植物殘骸,主要有莎草科植物、柳葉、柳枝、苔蘚以及種子,並且帶有剪斷和扭曲的痕跡——這是在咀嚼。因此,科學家推測,剛出生不久的Lyuba肯定是吃了成年猛獁象的糞便。

猛獁象幼崽消化道裡的植物殘骸,圖20和圖21為帶有咀嚼痕跡的莎草科植物。圖片來源:參考文獻[5]

推測很快得到驗證,科學家從Lyuba的腸道內又發現了糞便重度愛好者,真菌Sporormiella的子實體。如上文所說,這些子實體需要排便後暴露在空氣中一周才會形成。

如此一來,雖然沒在Lyuba的體內發現糞便,但因為存在大量帶有咀嚼痕跡的植物和真菌Sporormiella,我們有理由認為這頭猛獁象幼崽吃了已排洩至少一周的糞便。

猛獁象幼崽的消化道內容物,圖42和圖43為真菌Sporormiella。圖片來源:參考文獻[5]

至於Lyuba吃了誰的便便,科學家給出的結論比較有意思:Lyuba死亡的季節是冬季或早春,天氣寒冷,地面上的老糞便可能處在冰凍或半解凍的狀態,剛出生不久的幼崽很難直接吞食。因此,首先是它的母親吞食掉一坨已經長著真菌的老糞便,然後排洩出體外,再由年幼的Lyuba飽餐一頓(禁止套娃)。

除了年齡較小,Lyuba與之前兩隻成年猛獁象的身體狀態也截然不同,它的皮膚之下儲藏著大量脂肪,這直接反映出營養狀況良好,且未受饑寒的影響,可謂是生龍活虎。

頸部可見脂肪堆積形成的隆起,身體兩側也有較厚的脂肪層。圖片來源:參考文獻[6]

既然不缺營養,為何還吃便便呢?

答案或許可以從猛獁象的親戚類群中尋找,也就是現代的大象。

無論是新聞報導,還是科學研究,都有觀察到幼象會吞食成年大象的糞便,因為幼象需要從糞便裡攝取腸道細菌,以此來完善自身的消化系統和免疫系統有利於以後消化各種各樣的植物。那麼猛獁象幼崽很可能會遵循同樣的行為,依靠吞食成年個體的糞便,建立腸道菌群,順便吸收額外的營養,填填肚子。

三個月大的非洲象在吃新鮮糞便。圖片來源:HERD Elephant Orphanage

由此可見,Lyuba是研究猛獁象行為的重要資料來源,它不僅帶來了猛獁象吃便便的新證據,還支持了吃便便是猛獁象的正常生活習性,男女老少均好這一口,且不再局限於食物資源匱乏的冬季。

如果放眼古生物食糞行為的研究史,你會發現,諸如猛獁象這樣的大傢伙少之又少,Lyuba這樣的化石標本也難得一見,絕大多數化石都和小蟲子有關。但生命又是如此古老,億萬年的歲月裡,肯定還有很多有意思的食糞巨獸等待被發掘,我們拭目以待……

(註:文中拉丁名均為斜體)

參考文獻:

[1] Northwood, Caroline. (2005). Early Triassic coprolites from Australia and their palaeobiological significance. Palaeontology. 48. 49 - 68. 10.1111/j.1475-4983.2004.00432.x.

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[3] Geel, Bas & Aptroot, Andre & Baittinger, Claudia & Birks, Hilary & Bull, Ian & Cross, Hugh & Evershed, Richard & Gravendeel, Barbara & Kompanje, Erwin & Kuperus, Peter & Mol, Dick & Nierop, Klaas & Pals, Jan & Tikhonov, Alexei & Reenen, Guido & Tienderen, Peter. (2008). The Ecological implications of a Yakutian mammoth's last meal. Quaternary Research. 69. 361-376. 10.1016/j.yqres.2008.02.004.

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[6] Fisher, Daniel & Tikhonov, Alexei & Kosintsev, Pavel & Rountrey, Adam & Buigues, Bernard & Plicht, Johannes. (2012). Anatomy, death, and preservation of a woolly mammoth (Mammuthus primigenius) calf, Yamal Peninsula, Northwest Siberia. Quaternary International - QUATERN INT. 255. 10.1016/j.quaint.2011.05.040.

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