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[科技新闻] 长多大,才能从大灭绝中逃生?

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市长

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 楼主| 发表于 2019-7-16 00:44:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

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和大型动物相比,人类体型其实很小。

目前世界上最小的动物不足1厘米,而最大的动物却有30米。生物在演化过程中,为何体型会有如此大的差距?体型大的动物在平衡条件下生存能力会更强,但小型动物在极端环境下更能延续下去。在当下,因人为的生态破坏造成的生物大灭绝中,动物体型还能决定生存率吗?

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市长

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 楼主| 发表于 2019-7-16 00:44:23 | 显示全部楼层


有一次我在菲律宾宿务岛Oslob湾潜水的时候,发现球状的珊瑚表面划过了一小片阴影。仔细观察下,我才发现其是一条小鱼,具体来说是矶塘鳢属的虾虎鱼,它是世界上最小的脊椎动物之一,只有大约1厘米长,不到0.1克重。它比我小大约一百万倍,但是我们都有对应的脊椎动物基本结构:脊髓,骨骼,“大脑”,肾脏和肝脏,唯一的不同之处在于我用肺呼吸,它用鳃呼吸。



虾虎鱼

但是我来Oslob不是为了看虾虎鱼的。我离开了珊瑚块,向海边游去,此时阳光突然暗了下来,但不是因为云遮住了太阳,而是有一条极大的鱼从我头顶游过。这条鱼正好就是我要找的鲸鲨——现在世界上最大的鱼。体型较大的成年鲸鲨可以有34吨重,这比我体重的300倍还多,而虾虎鱼和鲸鲨的体重差了足足有八个数量级。



鲸鲨,现存最大的鱼

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市长

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 楼主| 发表于 2019-7-16 00:44:24 | 显示全部楼层


体型大的生存优势

一个多世纪以来,生物学家都在研究动物体型差异。他们发现动物体型大是有很多好处的,大型动物能够更轻易地躲避捕猎者,有些虾虎鱼每天有超过6%都会被捕食,但是鲸鲨可以生存几十年,有时候甚至能够从凶残的虎鲨的口中逃生。此外,体型大的动物在繁殖上也能倾注更多资源,一只雌性虾虎鱼一生只能产生大约250颗卵,并孵育到幼体虾虎鱼阶段,而雌性鲸鲨一生会生出几百只体长超过半米,发育完全的幼崽。

体型大对恒温动物有更多好处,它们会具有更优的体表面积与体积之比,这样能够使它们更容易保持体温。大型食草动物中,肠的体积更大,可以更有效地消化肠道中的纤维组织,但是食草动物必须在吃下前充分地咀嚼植物。



双吻前口蝠鲼,世界上最大的蝠鲼,体宽达七米

很多动物在演化过程中体型会不断增大,这一过程也被称做柯普法则,其是以19世纪美国著名古生物学家Edward Drinker Cope命名的。最显着的例子就是三叠纪中期(两亿三千一百万年前)两米长的爬行动物最终进化为了恐龙。之后的一亿六千五百万年中,恐龙进化为了有史以来最大的陆地动物,比如泰坦巨龙(长达37米)和最大的陆地捕食者——霸王龙。

另一个案例就是诸如鲸鱼和海豚之类的鲸类动物。这些海洋哺乳动物从家猫大小的Indohyus演化而来,其在4800万年前还是生存在印度地区的两栖杂食动物。之后它们逐渐演化成了水生动物,体型也日益增大,到4100万年前的时候,远古鲸类Basilosaurid就已经有25米长了。过去1000万年中,须鲸的尺寸进一步增长,现在须鲸亚目下的蓝鲸已经是地球上存在过的最大的动物了。成年蓝鲸的体长可达30米,体重将近200吨。



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市长

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 楼主| 发表于 2019-7-16 00:44:25 | 显示全部楼层


体型小的生存优势

既然体型庞大有着种种好处,那么为什么不是所有的动物都很大呢?一个原因就是小型动物中新物种出现的速度会更快。最近我和Timothy Quimpo在菲律宾大学进行了一项理论研究,我们发现体型小的动物往往数量会更多,比如虾虎鱼的数量就远超鲸鲨数量,这种数目优势可以让它们更快地形成新物种。

相对于很绝对的物理定律来说,生物学中的“定律”和“规则”并没有物理定律那么严格。并不是所有的生物都会遵循某一规则,因此柯普法则也是存在例外的。比如中生代的鸟类在演化过程中就没有选择增大体型,因为体型太大会让飞行变得很难。北美淡水鱼的体型在演化过程中甚至还缩小了,这可能是由于它们迁徙的水域在变得更小。

在远古时期的大灭绝事件中,体型较小的动物也更具生存优势。白垩纪末期的生物大灭绝一般认为是由6600万年前的陨石撞击引起的,当时阳光被完全被屏蔽,气温下降,生态平衡被破坏。这次大灭绝将陆地上的恐龙一网打尽,只有几种冷血动物,比如鳄鱼和龟存活下来,体重在25千克以上的陆地动物全都灭绝了。

更早的一次大灭绝发生在两亿五千万年前的二叠纪末期,当时大量火山爆发改变了大气成分,使得地球上大约95%的海洋生物在都灭绝了。大灭绝过去不久的三叠纪早期生物多样性极为有限,之前存在于二叠纪类似奶牛大小的陆地爬行动物都不见了。此时,大陆上到处都是存在一种有喙的,大小接近狗的爬行动物Lystrosaurs。这种在灭绝过程中,大型动物消失但中小型动物存活的现象叫做“小人国效应”。



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市长

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 楼主| 发表于 2019-7-16 00:44:26 | 显示全部楼层


人类造成的灭绝

遗憾地是,大灭绝现在并不是只存在于学术研究中的远古时代,动物当下就生存在一个由人类制造的大灭绝时代。自从我们的祖先离开了非洲,就一直在制造灭绝,一开始我们猎杀动物;后来发展出农业,我们就开始通过改变动物的生存环境制造灭绝;大约200年前,工业革命开始之后,我们燃烧的大量化石燃料就一直在改变大气的化学组成。这已经造成了全球气候变化,并且在进一步改变不计其数的物种的生态环境。生物学家还在讨论这些变化是否有以前的五次大灭绝那么大。

为了反映问题的严重性,有人提议将现在的地质年代称为人类世。无论人类走到哪里,大型动物群(重量在25千克以上)都深受其害:我们的祖先很可能在北美的大地獭和澳大利亚巨型树袋熊(体型是现代袋熊的3倍)的灭绝中起到了关键作用。直至现在,持续地捕猎和人类造成的环境变化给许多动物的生存造成巨大压力,就体型来说,大型动物受到的伤害会更大。其中最显着案例就是巨儒艮的灭绝,巨儒艮是儒艮的近亲,以前在北极大西洋地区生活,于1741年被发现,但在27年之内就被捕猎殆尽。
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