為什麼體型越大的生物越容易滅絕?有什麼科學依據?

2020-12-14 科學獵奇

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在生物進化史上,出現過多次生物體型龐大的時期,比如石炭紀的「巨蟲時代」,在這一時期昆蟲是整個地球生命史上最大的,還有恐龍時代,這個時期的動物平均體型也是生命史上最大的。即使到了早期人類出現的年代,也有體型龐大的猛獁象、劍齒虎、大地懶等大型的動物。但是,這些動物清一色的都已經滅絕。

因此,有人說:體型越大的動物越容易滅絕。這個說法到底有沒有科學依據呢?我們簡單的來分析一下。

首先,我們來看一下這些大型史前生物的滅絕原因

我們以巨蟲時代和猛獁象、劍齒虎等生物為例,來簡單的看一下它們滅絕的原因。

巨蟲時代

巨蟲時代是對石炭紀生物的描述,在距今約3.6億年前,地球上溫暖溼潤,為陸地上的植物提供了有利的生長條件,所以在這個時期大量的蕨類森林覆蓋了地球的陸地。有了足夠的植物,就給昆蟲們提供了足夠的食物。同時大量的植被進行光合作用,改變了大氣中氧氣和二氧化碳的比例,這讓石炭紀的後期成為了地球史上氧氣濃度最高的時期(35%),再加上這一時期陸地是缺少食蟲類的動物,所以這一時期的昆蟲體型變大越來越大,出現了翼展1米的巨脈蜻蜓、體長可達70公分的蠍子等超過500種大型的昆蟲。

因此,巨蟲時代的形成與氧氣濃度、昆蟲缺少天敵以及有足夠的食物有著極大的關係。

但是好景不長,到了距今約3.05億年前,這些巨蟲們竟然紛紛的滅絕了。這到底是為什麼呢?科學家們根據石炭紀的地質層中巖石的變化找到原因,因為在這一時期,發生了兩件事:大火和小冰河時期。在距今約3.05億年前,地球進入了一次短暫的小冰河時期,適應了溫暖、潮溼環境的生物被突如其來的冰河期打的一臉懵,由於冰河時期的到來,植物枯萎,昆蟲們也沒有調節體溫的能力。所以大多數昆蟲都被凍死。第二是大火,由於當時的石炭紀有大量的森林,而森林最不缺少的就是落葉和枯枝,再加上這一時期的地殼運動較為激烈,火山噴發出的巖漿導致了森林的大火。

因此,在冰火兩重天下,巨蟲時代劃上了句號。

其次我們再來看看猛獁象和劍齒虎

猛獁象和劍齒虎幾乎是同時期的動物,從出現時間上看,劍齒虎比猛獁象早了約20萬年(劍齒虎最早出現在距今約420萬年前,而猛獁象則最早出現在距今約400萬年前),不過從滅絕時間上看,猛獁象比劍齒虎在地球上多活了約7000多年(劍齒虎距今約1.1萬年前滅絕,猛獁象則是在距今約3700年前完全滅絕)。

劍齒虎是整個劍齒虎亞科下所有動物的總稱,其中最有名的就是毀滅刃齒虎、短劍劍齒虎、副劍齒虎等等,當然並不是所有劍齒虎都體型龐大,其中副劍齒虎作為最古老的劍齒虎僅與現存的花豹體型相反,而毀滅刃齒虎則有著平均超過400公斤的體重,並且它有著總長長達30公分大的上犬齒,即使露在嘴巴外面的部分都有17公分左右,因此,無論是從體型上還是犬齒長度上看,毀滅刃齒虎都是是整個貓科進化史上之最。

猛獁象也是一樣,在整個的猛獁象家族中,大多數的猛獁象與現存的亞洲象體型相近,但是從目前發現的猛獁象化石看,它們最大的個體體重在8噸左右,超過了現存最大的大象非洲草原象,而且根據生物學家的推斷,這類體型龐大的猛獁象的體重極限應該超過了10噸。

根據科學的研究發現,猛獁象的滅絕有三個主要的因素:溫度變化、近親繁殖以及人為的獵殺。由於猛獁象生活的時期恰逢冰河時期末期,此時的溫度逐漸的回暖,但是身披長毛體型龐大的猛獁象保溫的能力很強,卻缺乏散熱的能力,這導致了猛獁象不得不從歐亞大陸北部和北美北部繼續向北遷移(向更冷的地方),但是儘管如此,許多猛獁象還是倒在了遷徙的路上。這導致了猛獁象族群數量的大幅度減少,之後到了北極圈附近之後,這裡的溫度倒是適宜了。但是,龐大的體型無疑需要更多的食物,而北極圈內的冰層下的植物少得可憐,這讓猛獁象的幾乎進入了絕境。

數量的減少就意味著近親繁殖的不可避免,再加上當時的人類活躍頻繁,對猛獁象的獵殺,終於在距今約3700年前,猛獁象徹底滅絕了。

劍齒虎的滅絕與猛獁象也有著相似之處。首先由於劍齒虎的犬齒太長,在捕獵時,它們的犬齒非常容易折斷,所以它們的獵物只能局限於奔跑速度較慢,體型較大的食草動物上,其中就有猛獁象。但是,隨著氣候的變化,原本為了適應環境才進化出一些禦寒特徵的食草動物紛紛遷徙或者滅絕,造成了劍齒虎食物的短缺。再加上較大的體型顯然需要更多的食物作為支撐,最終導致了劍齒虎的數量驟減。

之後,在劍齒虎生存的時期,正值人類的高速進化期,隨著人類大腦的不斷進化,人類的生態位越來越高,而作為對人類有巨大的威脅的劍齒虎就成為了原始人類的捕殺對象,這與當年華南虎的野外滅絕過程如出一轍。

最終,看似威風且統治了地球幾百萬年的劍齒虎家族正式畫上了句號。

從以上這幾個時期的大型動物的滅絕來看,它們的滅絕確實與體型有一定的關係。而且這些動物的大體型也不是與生俱來的,而是環境造就的。它們大都是在一個時期的結束後才慢慢形成的,因為只有一個時期結束,才有足夠的生態位空缺、競爭也相對較少。

而作為一些動物來說,它們完全吻合了「柯普定律」,簡單的說就是「越吃越大,越大對自己越有利」。

為什麼說體型越大的動物越容易滅絕?

從古至今,陸地上大多數的大型動物都滅絕了,這到底是為什麼呢?原因有兩點:

第一,體型大需求量大

上面我們提了一下「柯普定律」,對於不同時期的動物來說,它們幾乎站在同一起跑線上,那麼,誰能在這場競賽中脫穎而出呢?歷史已經給了我們答案,那就是體型更大的動物。這才有了巨蟲時代,體重過百噸的恐龍等等巨型動物。但是,更大的體型就意味著對食物的穩定性更加的依賴。一旦環境發生改變,食物減少,它們無法在短時間內完成體型由大變小,最後只能是餓死。

第二,過度的依賴當時的環境

巨蟲時代是因為當時氣候溫暖、植被覆蓋面積大,而整個的恐龍時代也是溫暖、溼潤的環境,到了猛獁象和劍齒虎時期,則是長期的冰河時期。也就是說這些動物都是當時環境的產物,它們過度的依賴於當時的環境。一旦環境變化,比如從溫暖的環境進入冰河期,或者從冰河期進入溫暖的環境,這些動物由於長期處於一種環境中整個身體的特徵已經高度契合當時的環境,無法及時的做出改變,最終只能被淘汰掉。

我們反觀那些與恐龍同時期到現在依然存在的動物,比如鱷魚、原始的哺乳動物,它們要麼有極強的忍飢挨餓的能力,要麼體型足夠小(原始的哺乳動物與恐龍同行,但是只有老鼠大小)對資源的需要不高,才能在環境的改變中找到自己的生存的方式,從而存活下來。

總結

從整個地球的生命進化史上看,確實體型越大的動物越容易滅絕,這是因為這些動物一般都是極端的,它們以巨大的體型搶佔了主要的生態位,又由於缺乏競爭對手,越吃越大,最終喪失了對環境變化的適應和改變能力,只能成為一代「霸主」。相比較而言,人類的進化無疑是成功的,因為人類的祖先並沒有去追求龐大的體型,而是選擇了看起來最為雞肋的大腦進化,正是人類的這個選擇,讓人類從出現到「霸主」僅用了200多萬年。

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