科學家:恆溫動物的崛起,起源於地球上最大的物種滅絕事件

2021-01-15 寰宇科學新觀察

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如今地球上的恆溫動物(主要指哺乳動物和鳥類),都有著完善的體溫調節機制,它們的身體都能在環境溫度變化的情況下自動保持體溫的相對穩定。憑著這套體溫調節機制,恆溫動物比變溫動物(比如爬行動物、兩棲動物)能更好地適應環境,在生存上擁有更多的優勢。

最近,來自布里斯托大學的古生物學家邁克·本頓教授(Mike Benton)在《岡瓦納大陸研究》(Gondwana Research)雜誌上指出,哺乳動物和鳥類的祖先同時變得溫血,大約在2.5億年前,當時生命正從有史以來最大的大規模物種滅絕事件中恢復過來。

二疊紀-三疊紀的大滅絕事件,是有史以來最嚴重的大滅絕事件,殺死了當時地球上90%的生命,其中96%的海洋生物和70%的陸地脊椎動物滅絕,極少數倖存者面臨著一個動蕩的世界,反覆受到全球變暖和海洋酸化危機的打擊。倖存的四足動物主要有下孔類(似哺乳爬行類)和始龍類兩大類,分別是哺乳動物和鳥類的祖先。

二疊紀-三疊紀的大滅絕

古生物學家已經在這些三疊紀倖存者的化石身上發現了溫血或吸熱的跡象,包括下孔類中可能存在隔膜和鬍鬚的證據。

最近,恐龍和鳥類祖先羽毛早期起源的類似證據被曝光。三疊紀的下孔類和始龍類的骨結構均表現出溫暖的特徵——哺乳動物祖先從三疊紀開始就有毛髮的證據被懷疑了很長時間,但關於始龍類在2.5億年前就有羽毛的說法是新穎的。

下孔類

但科學家們在2009年發現了一個強烈的暗示,即在二疊紀-三疊紀大滅絕發生時,下孔類和始龍類都突然出現了溫血現象。當時在布里斯托攻讀古生物學碩士學位的泰庫波(Tai Kubo)和本頓教授(Benton)發現,所有中型和大型四足動物的爪子朝向,都是在二疊紀-三疊紀界線處,從斜向兩側轉變為向前的,它們的四肢也全都直立起來了。

他們的研究是以腳印化石為基礎的。他們觀察了數百個化石足跡的樣本,庫波和本頓驚訝地發現,姿勢的變化是瞬間發生的,而不是像人們所說的那樣,在數千萬年的時間裡,這種變化並沒有持續。它也發生在所有群體中,不僅僅是哺乳動物祖先或鳥類祖先。

本頓教授說,現代兩棲動物和爬行動物都是四肢伸展的動物,它們的四肢部分是側著的。鳥類和哺乳動物的爪子都朝向前方,四肢就在身體下面。這使得它們跑得更快,更遠。四肢直立使得恆溫動物有很大的優勢,但代價要比冷血動物吃更多的食物來控制它們的體溫。

從姿勢變化和毛髮和羽毛的早期起源,所有這些都同時發生的證據表明,這是一種「軍備競賽」的開始。在生態學中,當捕食者和被捕食者不得不相互競爭時,軍備競賽就發生了,在這種情況下,適應可能會升級。獅子進化為跑得更快,但牛羚也進化為跑得更快或者學會90度急轉彎。

類似的事情發生在三疊紀,從2.5億到2億年前。今天,恆溫動物可以生活在地球的每一個角落,甚至在寒冷的地區,它們在晚上仍然活躍。它們還表現出父母的悉心照料,餵養嬰兒,教會它們複雜而聰明的行為。這些適應性使鳥類和哺乳動物比兩棲動物和爬行動物更具優勢,在當今涼爽的世界裡,它們在世界上更多的地方佔據了主導地位。

本頓教授補充道:「三疊紀是地球生命史上一個非凡的時期。如今,陸地上到處都是鳥類和哺乳動物,而兩棲動物和爬行動物通常都很隱蔽。」生態系統的這場革命是由鳥類和哺乳動物吸熱的獨立起源引發的,但直到最近我們才意識到這兩個事件可能是協調的。

「這是因為只有極少數的物種在二疊紀-三疊紀的大滅絕中倖存下來,他們的生存依賴於在一個艱難的世界中激烈的競爭。因為一些倖存者已經以原始方式吸熱,所有動物都必須變得吸熱才能在新的快節奏世界中生存。」

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