早期哺乳動物:夾縫中求生存

2021-01-08 澎湃新聞

不可思議的動物。

1836年1月12日,貝格爾號駛入了澳大利亞的雪梨灣,下船後我僱了一位嚮導和兩匹馬,一路考察到離海岸約190 公裡的村鎮巴特赫斯特。這一路收穫頗豐,我非常幸運地看到了鴨嘴獸這種稀有的卵生哺乳動物。幾隻鴨嘴獸在水裡遊戲,時而潛伏水中,時而浮出水面,但身體在水面上總是只露出很少一部分,讓人誤以為是一群水鼠。

凡見過鴨嘴獸的人都說它長得太怪異了。最早是英國移民進入澳大利亞時,驚呼發現了「不可思議的動物」。當標本被送到歐洲的博物館時,生物分類學家甚至認為這是人為製造出來捉弄人的生物。——達爾文日記

似鴨非鳥的鴨嘴獸

讓達爾文驚訝的鴨嘴獸是種什麼樣的生物呢?它的嘴和腳像鴨子,而且靠下蛋繁殖後代,但卻不屬於鳥類,因為它有很典型的哺乳動物特徵。哺乳動物是我們最熟悉的動物,比如貓、狗、老虎、大象等,還有我們人類。它們的典型特徵包括胎生,也就是由媽媽生下胎兒,而不是下蛋;還有哺乳,也就是用乳汁養育後代;還有身上覆蓋著皮毛,等等。

鴨嘴獸雖然不是胎生,但卻有哺乳、皮毛等哺乳動物的特徵,它其實是一種非常古老和原始的哺乳動物。最早的鴨嘴獸出現在一億多年前,比如1.1億年前生活在澳大利亞的硬齒鴨嘴獸(Steropodon)。哺乳類則早在2億多年前就出現了,比如大約2億年前生活在雲南的巨顱獸(Hadrocodium),雖然體重只有2克,但卻有一個相對很大的頭顱,完全不同於當時的恐龍等爬行動物。

哺乳動物與恐龍出現的時間其實相差不多,都是2億多年前。恐龍一出現,就開始向大型化發展,很快就以巨大的體型和運動能力方面的優勢,佔據了當時陸地生態系統裡的統治地位。恐龍時代的哺乳動物們,體型則要小得多,大多數接近於現在的松鼠、老鼠,還是一群毫不起眼的「鼠輩」。因為還處於演化的早期,它們與現在的哺乳動物還有比較大的差別,可以說還是一個「非主流」的哺乳動物世界。

那麼弱小的哺乳動物們,在長達一億多年的恐龍時代裡,是怎麼成功地生存下來的呢?

早期的哺乳動物由於體型很小,確實是活在恐龍的陰影和淫威之下。但恐龍主要是在地面上稱霸,哺乳類的老祖宗們則依靠著比較發達的大腦,與恐龍鬥智鬥勇,在生態系統中尋找和拓展各自的生存空間,在大約1.6億年前的侏羅紀中晚期,已經演化出可以上樹、上天、打洞、下水的種類,可以說是八仙過海,各顯神通。

比如說飛行,通常被認為是鳥兒們的專長。其實現生哺乳類裡也有一大類飛行高手,那就是翼手目,也就是各種各樣的蝙蝠,種類有900多種,是哺乳動物裡的第二大類群。只不過它們大都生活在一些偏僻的山林裡,造成了我們認為它們比較稀有的錯覺。當然,蝙蝠的老祖宗直到5000多萬年前才出現,但與現代的鼯鼠類似的能夠滑翔的哺乳動物,在侏羅紀中晚期就已經出現了。

2017年8月9日,北京自然博物館的研究人員與國內外合作者們一起,在英國《自然》雜誌上同時報導了兩種1.6億年前的滑翔飛獸:似叉骨祖翼獸和雙缽翔齒獸,是迄今發現的時代最早的會滑翔的哺乳動物。憑什麼說它們會滑翔呢?因為我們發現化石上保存了皮翼結構,它們的骨骼特徵也與現代的鼯鼠及鳥類有相似之處,它們應該具有與鼯鼠類似的皮翼,可用於滑翔。

當然,地上才是早期哺乳動物演化的根據地。它們的體型比當時佔絕對優勢的恐龍小很多,自然會去尋找那些犄角旮旯藏身。由於體型實在太小了,地面上的任何一個小土堆、小裂隙,或者一根枯枝,對它們來說都是一道障礙,所以它們多少都會有一些攀爬能力。

中華侏羅獸、似叉骨祖翼獸、短指挖掘柱齒獸、攀援靈巧柱齒獸標本

比如已知最古老的真獸類——中華侏羅獸,它平常生活在地上,緊急情況下應該能爬上樹。真獸類又叫有胎盤類,幼體的早期發育在媽媽的胎盤上進行,發育成胎兒,通過胎生方式生下來。現在全世界的5000多種哺乳動物,除了鴨嘴獸和針鼴組成的單孔類,以及袋鼠、考拉等200多種有袋類,就全屬於真獸類了。中華侏羅獸是包括我們人類在內的所有真獸類的始祖。

有一些早期哺乳動物發展了這種攀爬能力,就具備了爬樹和樹棲能力,比如攀援靈巧柱齒獸,從它的手腳骨節和爪子,我們判斷它是很適合在樹上攀爬的,類似於現在的松鼠。

似叉骨祖翼獸復原圖和現生鼯鼠

還有一些則以地面為基礎,往地下或者水下拓展生存空間。比如短指挖掘柱齒獸,它的前肢和頭骨等特徵都顯示,它是一個穴居者,類似於現在的鼴鼠。獺形狸尾獸則類似於河狸和水獺,是一種半水生的哺乳動物。它體長可達40多釐米,這在當時已經是最大型的哺乳動物了。

早期的哺乳動物由於個體小,骨骼細弱,很難保存為化石。剛才講到的這些1.6億年前的標本,都來自東北地區侏羅紀時期形成的地層裡,非常珍稀,而且在早期哺乳類演化中具有非常高的研究價值,可以說都是我們北京自然博物館的鎮館之寶:

中華侏羅獸是已知最古老的真獸類哺乳動物;

似叉骨祖翼獸和雙缽翔齒獸是已知最原始的能滑翔的哺乳動物;

短指挖掘柱齒獸是已知第一種適應地穴生活的侏羅紀哺乳動物;

攀援靈巧柱齒獸是已知最早的也是最原始的攀援樹棲型哺乳動物。

仔細想來,長著翅膀的蝙蝠,海洋中遨遊的鯨和海豚,其實都和我們通常認知中的貓貓狗狗等哺乳動物相差甚遠,它們都是在不同生態位上適應和演化的結果。在遙遠的侏羅紀,現代小型哺乳動物們的各種生存策略和行為習性,已經差不多都出現了。再加上它們當中許多種類可能具有晝伏夜出的習性,與大多數恐龍錯峰出行,所以能在夾縫中求生存,等到恐龍衰亡那一天,再集體爆發,迎來哺乳動物的時代。

(作者:孟慶金,北京自然博物館館長;葉劍,中國古脊椎動物學會理事,中國科普作家協會副秘書長)

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