劍齒虎大戰猛獁象

2020-11-23 科學網
劍齒虎大戰猛獁象
科學家重建史前植食動物和食肉猛獸關係

 

大型史前肉食動物會捕食猛獁象幼崽和大型植食動物。圖片來源：MAURICIO ANTON

一度曾活躍於北美大陸的乳齒象、猛獁象和巨型地面樹懶等動物體型龐大，因此科學家一直推測，史前肉食動物很難與它們抗衡。但是一項新研究表明，一度曾在北美大陸漫步的獅子和劍齒虎的確曾攻擊過這些大型猛獸，並且還導致其種群數量大幅減少。若如此，這些肉食動物對於古生態系統的影響可能比此前認為的要大得多。

「這是一篇地標性的研究成果，它把關於這個問題的非同尋常的大範圍證據集合在一起。」美國加州大學聖芭芭拉分校古生物學家John Damuth說，他並未參加此項研究。

關於大型植食動物不會受到捕食者攻擊的科學觀點可以追溯到達爾文本人。在其1859年的《物種起源》一書中，這位著名的自然科學家寫道：「……大象和犀牛，這兩種動物皆不會受到食肉猛獸的攻擊。即便是印度虎也鮮少有膽量襲擊處於母象保護之下的幼象。」但是Blaire Van Valkenburgh並不確定這種觀點絕對正確。「我說，我不相信這種觀點。」這項新研究的作者、加州大學洛杉磯分校古生物學家Van Valkenburgh說。猛獸在攻擊成年猛獁象時可能會三思而後行，但對於猛獁象幼崽來說就是另一回事了。

為了了解古食肉猛獸的捕食能力，Van Valkenburgh和同事首先要弄清在距今250萬年前至1.2萬年前的更新世時期，那些大型植食動物和食肉猛獸的體型究竟有多大。研究人員測量了成千上萬個化石骨骼標本的大小，並將其與現代大象的骨骼進行了對比，以此推斷已經滅絕的成年植食動物（包括猛獁象和乳齒象）及其幼崽的體型。他們還利用同樣的方法，如通過對比劍齒虎的骨骼標本和現代虎的骨骼，對已經滅絕的食肉猛獸的體型進行了推算。

相關分析表明，這些大型植食動物的幼崽體重在200~2000公斤之間。而成年猛獁象和乳齒象的體重則可以達到若干噸；據估計，其中一些成年的雄性植食動物體重可以超過1萬公斤。而史前食肉猛獸的體重則在150公斤到400多公斤之間。

那麼，古肉食動物是否真的可以拿下那些大型植食動物呢？為了回答這個問題，研究人員花費若干年時間，編纂了數千項現代猛獸如獅子和老虎在單獨捕食和群體捕食時的捕獵記錄。該文章共同作者、英國威爾斯班戈大學生態保護學家Matt Hayward利用這些數據設計了一個數學模型，以此預測各種猛獸通常捕獵對象的體型大小及其捕殺的最大獵物的體型大小。

最終，研究人員需要確定的是，植食動物幼崽可以在多大程度上得到保護。「從捕食者的角度來說，這裡有一個最有效的地點，比如幼獸經常會在哪裡從母獸旁邊走開，並且能夠走到足夠遠的地方被它們捕獲；又比如哪裡有體型較小的幼獸，能夠讓它們真正拿下。」該論文共同作者、北卡羅來納州杜克大學生物學家Louise Roth說。

對於這個問題，研究人員採用了此前關於植食動物牙釉質化學特徵的早期研究，當植食動物的牙齒從顱骨中逐漸生長出來時，牙釉層會逐年疊加。當它們的飲食從母乳轉變為植物時，牙釉層的化學物質也會發生變化。研究人員推測認為，當幼獸在食用母乳期間會與母獸形影不離，但是當它們開始自己覓食時就會走到較遠的地方。這個團隊發現，確實存在這樣一個窗口：當猛獁象幼獸和其他大型植食動物斷奶並開始自立時，這一時期它們對於獅子和其他捕食者來說仍然容易得手。「單獨一頭劍齒虎就可以拿下一頭2~4歲的猛獁象，有時甚至可以拿下9歲的猛獁象。而一群劍齒虎則有能力捕獲一頭成年的雌猛獁象。」Roth說。

該研究團隊在近日發表於美國《國家科學院院刊》的研究成果中指出，獅子、狼和劍齒虎有可能殺死了17%的乳齒象和其他大型植食動物幼獸。儘管在研究史前生態系統時，研究人員並沒有發現被捕殺的已滅絕植食動物骨骼的直接證據。「拿到確鑿的證據很困難。」華盛頓特區史密森尼自然歷史博物館古生物學家、並未參與此項研究的Kathleen Lyons說。但是Van Valkenburgh和同事把所有的資料綜合在一起，得出的結論非常具有說服力。「這是一篇優質、站得住腳的文章。」她說。

這些食肉猛獸不僅會對其捕食對象的數量產生顯著影響，還會對整個生態系統產生串聯式的影響，Van Valkenburgh說。「大型肉食動物會給老鷹、土狼、狐狸等體型較小的動物提供腐屍作為食物。」她說。同時，限制大型植食動物的數量也就意味著可以讓那些較小的哺乳動物和鳥類獲得更多植物。而且這些食肉猛獸可能還會對河流生態系統造成間接影響，她說，因為如此一來河岸才不會被這些大型植食動物經常踐踏和破壞。「這樣海狸、水獺和魚類等各種水棲物種才會更好地繁衍生息。」

這項研究對於今天的生態系統保護來說也有重要意義，Damuth說。「了解現今的生態社會和以前存在猛獸的生態社會的差異性非常重要。」他說。現在大型植食動物如大象和犀牛正在受到威脅，「如果我們想要管理這些物種，那麼就需要了解它們如何自然而然地生存繁衍，而不是在今天這樣的環境中進行管理。」（來源：中國科學報 馮麗妃）

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