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未来地球生物长啥样?哺乳动物要么变小,要么灭绝!

未来地球生物长啥样?哺乳动物要么变小,要么灭绝!

古生物学家的预测未来动物模样不会百分之百准确,但通过此项研究分析,可深入洞悉什么进程塑造了地球生命,以及这些相同因素如何改变未来物种。

新浪科技讯 北京时间6月16日消息,据国外媒体报道,与那些研究历史和预测未来的事件相比,预测未来动物的模样似乎有些无关紧要。但是一些古生物学家对此充满兴趣,并认为这是一项具有重要意义的研究:能运用自己所知晓的生命状况,分析随时间变迁未来百万年后物种的变化……

古生物学家预测未来动物模样不会百分之百准确,但通过此项研究分析,可深入洞悉什么进程塑造了地球生命,以及这些相同因素如何改变未来物种。

我们采访的一位科学家明确提及地球上所有物种之间相互联系,如果我们展开深入分析,就知道现今没有什么事物是偶然存在的。我们所知道的一切都是发展的结果,这是一项令人震惊的脑力测试,试着分析地球未来的变迁和物种进化。

未来的物种会发生什么变化?

美国田纳西大学地球和行星科学古生物学家斯蒂芬妮

短吻鳄和鳄鱼被称为“活化石”,它们自恐龙时代以来基本没有改变过。这种特殊说法会让鳄鱼古生物学家愤怒,因为不需要大量化石标本就能发现鳄鱼进化谱系中存在许多有趣的变化:远古鳄鱼生长着适应海洋环境的鳍状肢体,也有完全适应陆地奔跑的长腿,此外还有杂食性和食草性鳄鱼之分,一些鳄鱼长着奇特的牙齿和脆弱的颚部,还有全副武装的鳄鱼物种,头部宽而平、长着像钉子一样小牙齿的鳄鱼,小型鳄鱼、大型鳄鱼,以及体型各异的鳄鱼物种。如果科学家追溯至远古时期,甚至会发现鳄鱼的远亲是两条腿走路,外型颇似恐龙。

之所以大多数人认为鳄鱼进化历程中很少变化,是因为我们所观测的鳄鱼正处于多样性进化的一个低点,现今存活的鳄鱼物种都是半水栖、伏击型捕食者,它们会伪装成水中一根木头,然后突然跃出水面突袭猎物。从恐龙时代开始,鳄鱼远古祖先也曾是半水栖、伏击型捕食者,但这并不是它们唯一的生物形态。

我们观察鳄鱼的多样性是如何随着地质时间变化的,依据气候绘制地图,从而了解为什么我们会在同一时期发现多样性鳄鱼物种,而在其他时期则发现变化较少的鳄鱼物种。从最广泛的意义上讲,当气候变暖时,鳄鱼似乎会分散生活,具有差异性,我们在远古气候变暖时期的高纬度地区发现鳄鱼化石;当气候变冷时,鳄鱼物种将灭绝消失,幸存者主要集中在较温暖的地区,从地质学角度来讲,现代地球物种刚经历了冰河时期,因此我们看到的地球物种刚经历了一段艰难时期,呈现出生物多样性。

预测未来生物具体的模样是非常困难的,但这个推测过程是非常有趣的。关于鳄鱼的一个有趣事情是,以上提到奇怪的生物多样性并非局限于物种族谱,海洋鳄鱼的族谱也不仅只有一个分支,杂食性鳄鱼和头部类似冲浪板结构的鳄鱼也有多个分支,所以鳄鱼的适应能力很强,它们有时会扮演你意想不到的生态角色,如果你只根据现代幸存物种进行比较。

在遥远的未来,鳄鱼再次扮演它们更可怕的古生物角色,例如:海栖、陆栖、滤食类型、食草性物种等。鳄鱼非常擅长填补意想不到的生态地位,而且他们在过去证明了自己是幸存者。

我认为在不久的将来,就会看到鳄鱼物种的变化,例如:美洲短吻鳄就是一个真实成功的保护案例,人们有时忘记该物种曾被列为濒危物种,现今短吻鳄不断扩大其栖息领地,甚至可以在俄克拉何马州也能发现野生短吻鳄。

资源管理公司总监阿什利·雷格尔(Ashley Leger)

古生物进化存在着自然循环,就我看来,它可以与一个恒定的因素联系在一起:气候变化!

当前地球的气候变化速度是前所未有的,这主要是人类活动所导致。由于人类活动的影响,我不确定未来1万年、10万年还是数百万年后,地球植物群和动物群会发生一些明显的变化,如果让我猜的话,我认为这一时间会提早发生。

伴随着地球温度越来越高,植物开始生长缓慢,针叶树陷入生命挣扎状态。棕榈树和仙人掌将会繁茂生长,草原将逐渐萎缩,并且越来越干旱。同时,在水源附近会出现大量生命,这里将有大量丰富种类的绿色植物出现。

哺乳动物:我认为大型哺乳动物(从鹿至大象的所有哺乳动物)未来将面临着两种选择:要么灭绝,要么体型变小。未来没有足够的植物来维持它们庞大的体型发育,它们将变得越来越小。

在渐新世时期,鹿的身高仅30厘米高,我认为如果较大体型的哺乳动物群体要生存下去,它们会随着时间的推移变得越来越小,然而体型缩小和物种灭绝之间的决定性因素将直接与我们改变气候的速度有关。如果地球气候仍然不断升温,大量哺乳动物灭绝是大概率事件。如果我们能减缓气候变化的速度,巨型哺乳动物可能会逐渐适应环境变化,体型逐渐缩小,同时,我也认为已经适应温暖气候的哺乳动物在这个不断进化的世界里会适应能力更强,它们会出现体型缩小,皮毛更薄、更短,眼睛会变小(减少水分损失,因为在较热环境中水分可通过眼睛流失),耳朵变更大(用于身体降温和监听周围的猎物和掠食者),尾巴会变长,因为随着气温升高,每年的炎热季节将增多,蚊虫出现的时间会延长,长尾巴可用于驱赶蚊虫。

举个具体的例子,非洲象用它们巨大的耳朵保持身体凉爽,它们的耳朵里布满了细小血管,会在天气较热的时候拍打耳朵对血液降温。目前,非洲象已经很好地适应了非洲高温环境,并且体型比亚洲象小,因此未来它们比亚洲象更有可能生存和适应环境。北极熊灭亡命运似乎是注定的,但是马来熊却能适应高温环境,短毛动物(例如羚羊)比长毛动物(例如落基山山羊)的适应能力更强,我认为未来所有寒季哺乳动物都会走向灭绝,生活在温带气候的动物有机会适应气候变化。

鸟类:我认为未来鸟类会变得越来越大,因为它们活动机动灵活,可以飞抵一个新的区域生活,它们找到食物的机会更大。此外,如果哺乳动物开始逐渐变小,则意味着将有更多的小型动物供鸟类食用。因此,我认为鸟类会变得更大,胸部肌肉更发达结实,有助于拍打翅膀飞往更远地方,我还认为未来蛋壳会变得更厚,避免胚胎受热。

鱼类:鱼类是很难进行判断的,水需要较长的时间吸收达到新的温度等级,我认为海洋鱼类在未来很长一段时间内将保持相对稳定,然而,由于食物来源的原因,一些较大的鱼类将处于生存边缘。蓝鲸将很难维持其庞大的体型,逆戟鲸、鲨鱼等吞食海豹的大型海洋生物也将面临着生存危机,我猜测未来海豹数量将减少,因此逆戟鲸和鲨鱼数量也会减少。许多深海生物也将面临灭绝,一旦冰盖融化,就不会有下沉的冷水注入海洋,很可能未来深海生物没有太多的时间适应变化,将快速走向灭绝,这可能是致命的灭绝。

爬行动物:我认为蜥蜴的数量将会数量激增,这些冷血动物非常适合温暖的环境温度,我认为它们未来会茁壮成长,首先,小型蜥蜴物种的数量会大幅增加,我认为它们会开始适应环境并逐渐拥有更大的体型。随着其他物种生存危机逐渐增大,将更更多的昆虫供蜥蜴捕食。此外,如果鸟类变得更大,蜥蜴也会变得更大,这样可以确保蜥蜴不被鸟类捕杀。我认为行动速度变快将成为蜥蜴适应环境的一种能力,如果蜥蜴数量较多,它们会自然选择行动速度变快,身体强壮、行动敏捷迅速能有效躲避鸟类捕食。

昆虫:人们一想到昆虫就会毛骨悚然,很多昆虫都喜欢湿热天气,如果地球持续升温,更多的冰盖融化,将有越来越多的水吸收热量。当这种情况发生时,越来越多的水将蒸发,地球会变得更加湿润,因此昆虫的数量会快速增加,这将为爬行动物种群提供充足的食物。

人类活动对地球构成了严重伤害,我相信当前正处于一个大型动物灭绝时期,客观地讲,如果人类灭绝消失,地球上的其他物种会生存得更好。我们破坏了许多自然栖息地,对几乎所有物种进行捕杀,如果被捕猎的哺乳动物(例如:鹿、麋鹿、驼鹿、熊)变得越来越小,人类就会越来越多地捕猎它们。

如果必须要选择未来体型没有变化的生物,我觉得最佳选择是马蹄蟹,如果你从进化历史角度分析马蹄蟹,会发现它们几乎没有什么变化。就我看来,它们是一种完美物种,它们不会长得很大,因此可以保持固体的饮食结构,马蹄蟹裸露的身体大部分是外壳,起到一定的保护作用,它们栖息在水中,水的变化相对较慢,给予它们充足的时间来适应环境变化。此外,它们的血液非常特殊,似乎具有实验室无法复制的治愈功能,我认为,无论未来地球经历什么,马蹄蟹将是一种神奇的动物,在适应环境方面会表现得非常好。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所高级教授Jingmai O’Connor

当我们谈及大规模物种灭绝时,这样的物种灭绝事件通常会持续500万年。我们可以在地质记录中发现这一点,世界各地的岩石记录中存在500万年时间内没有任何生命的现象。换句话讲,当科学家进行地质勘测时,会发现许多古生物化石层,呈现生物多样性,然后突然会发现一个物种灭绝区,这段时期所有物种都消失了。500万年之后,万物复苏,当然出现了一些不同的动物群体。我们讨论的重点是该段物种灭绝期理论上存在“避难所”,意味着某些种类生物一定会存活下来。当外界环境复苏再次恢复时,这些物种的数量又恢复到正常水平,化石记录中没有“避难所”,但我们知道有一些物种在经历大规模物种灭绝事件时幸存了下来。

6600万年前白垩纪末期之后,大型恐龙都彻底灭绝消失,但有一支鸟类物种幸存了下来,我指的并非是一种鸟类,而是一支鸟类谱系,它们被称为“今鸟亚纲鸟类(Neornithes—crown birds)”,在恐龙彻底灭绝之后,地球物种多样性急剧增大,形成了现今仍然存在的物种多样性。鸟类是陆地上最具多样性的脊椎动物,当大型食肉恐龙灭绝之后,鸟类进化占据了这一生态龛位。古新世时期就是一个很好例子,当时生存着被称为“恐鸟”的大型鸟类,它们不会飞行,而且头骨长度达到1米,它们占据了之前的恐龙地位,成为当时的陆地顶级掠食者。

我猜测这样的事情可能会再度上演,一旦所有大型捕食类哺乳动物消失,鸟类就会逐渐成为霸主。在没有其他捕食者的情况下,鸟类可能开始在陆地上走动,它们就不必飞行。如果鸟类不需要飞行,它们的体型就会逐渐增大,飞行会限制体型发展,鸟类必须体重轻,才能维持飞行持久性,因为飞行需要消耗许多能量,因此古新世时期出现了恐怖鸟。

事实证明,我们正在经历第六次大规模物种灭绝时期,这也是第一次由一个物种(人类)主导破坏地球环境造成的大规模灭绝。科学家会提出一个问题:是否高等智慧生物会再次进化?一切都是为了生存,如果我们的智慧导致大规模物种灭绝,那么我认为这种高等智慧对物种延续并不好。我们很可能会将自己消灭了,这样的智力等级不太可能再次提升,尤其是当我们消灭了所有其他拥有智慧大脑的近亲物种,人类的行为就像病毒一样,在宿主体内繁殖,直到杀死宿主,这就是我们当前正在做的事情。当然,我非常热爱人类,人类文明充满神秘,人类可以创造许多新鲜事物。但是人类没有着眼于更远大的前景:我们正在做什么,我们将如何处理自己制造的问题?所以,人类的确达到一定智慧等级,但我们并没有以一种真正的智能方式利用人类智力。

美国自然历史博物馆赛克勒比较基因组学研究所副馆长杰西卡·韦尔

地球上所有物种都是相互联系的!你可以想象未来会一些种群数量减少,尤其是一些体型较小、数量庞大的生物,例如:虱子,它们可能会受未来气候和环境的影响。

人体有多种不同类型的虱子,只要有食物来源,它们就可能会出现多样性进化。但是如果未来人类消亡,那么寄生人体的虱子会发生较明显变化。人们可通过研究人类迁徙来分析寄生虱子出现的变化,但如果人类很少外出活动,他们身体的虱子就会被隔离,在隔离期间,就会积累突变。背景突变在生命中不断发生,但如果你想象一下两个种群被一条熔岩河隔离,那么这两个种群最终会累积突变,这就是一支物种形成类型。

如果未来鸟类和其他哺乳动物能够幸存下来,谁知道哪些物种会继续为虱子提供食物来源呢?也许虱子的数量会持续增多!

我认为人类生存的大多数时间聚焦于记录与我们息息相关的物种,人类喜欢四足动物,这与人类肢体有相似之处,尽管昆虫是地球上数量最多的生物,但是人们对它们的评价却很低。世界上有数以万计的飞虫物种,它们的突变率非常快,不断会有新物种出现,据统计,世界上有6000多种蜻蜓,相比之下,白蚁物种仅有2900多种。

虽然世界万物都不断地进化演变,例如:遭受环境辐射,或者物种多样化演变,但或许我们仅看到的是飞虫演变的冰山一角,或许它们正处于物种大爆炸过程中。特别是在没有人类的情况下,因为我们一直在试图消灭它们,也许昆虫在未来出现物种多样性发展。它们有许多生存策略:吸食动物血液、吃腐烂尸体、以植物为食,部分飞虫可以授粉,或者是掠食性生物。它们分布不同的生态龛位,进化数据表明,昆虫具有较强的存活率。

美国新泽西理工学院古生物学家、副教授菲利普·巴尔登

我专门研究群居性昆虫的化石记录,主要是蚂蚁和白蚁,当我们谈论生物进化成功性时,通常谈论3个指标:生物多样性、生物量(总丰度数量)和寿命(一支物种在没有灭绝的情况下存活时间)。

以群居性昆虫为例,它们的生物量之所以很高是因为它们是群居性行为。仅有一个或者几个个体完成所有种群的繁殖。这不仅意味着它们繁殖高效,也意味着该种群能承受大量死亡。对于一个拥有1000万只蚂蚁的蚁群而言,每天有1万只蚂蚁死亡并不是大事,就像人们清除皮肤死细胞一样。

那些仅出现非常短暂的生物血统,可能不如那些在岩石记录中出现数千万年、甚至数亿年的生物血统,以白蚁为例,早在1.5亿年前的侏罗纪时期白蚁原始物种就已形成群居行为。化石数据表明,最早的白蚁物种与霸王龙生活在同一时期,但它们的繁衍时期远远超过了霸王龙。

我们从近期一项全球评估数据得知,白蚁生物量可能与现今所有人类生物量相当。所以它们对环境有非常显著的影响,而且它们自身往往会引起生态系统变化,我们可以联想一下所有以蚂蚁和白蚁为食的生物。

我认为在很长一段时间内,一旦全球气候转暖,昆虫将生活得很好。昆虫通常趋热,现今我们发现昆虫多样性最高的区域位于热带,生物量最高的区域也是热带。而且如果地球大多数地区成为热带,那么昆虫将在未来数百万年迎来“美好时代”。像蚂蚁和白蚁等生物可能继续出现多样化发展,它们可能遍及地球各地。如果是这样的话,它们可能会间接形成更多的蚂蚁和白蚁捕食者来改变其他物种,或者未来物种可能会加入到1万多种无脊椎动物中,这些无脊椎动物通过模拟蚂蚁或者在蚁群中开发资源谋求生存。

现今昆虫的最大体型可能会受到限制,因为它们没有肺,只能被动地呼吸,除非它们增加体内氧气含量。但在远古时期,由于地球大气含氧量较大,昆虫的体型很大,翅亚目作为现代蜻蜓的近亲物种,其翼展达到2英尺以上,它们庞大身体与大约3亿年前氧气含量增加有关。地球近代历史经历了古新世-始新世最热期(PETM),这是地球过去5500万年前最热的时期。在古新世-始新世最热期的化石记录中,我们发现了体型巨大的蚂蚁,大小与蜂鸟差不多,它们仅出现在这个时期。关于它们最有趣的事实是,它们是在现今高纬度地区(例如:德国)的化石沉积物中发现的,这表明这些远古巨大蚂蚁能够生活在非常遥远的北部地区,当时该地区气候较温暖。

现今我们能发现庞大体型蚂蚁的地区只有热带,那些蚂蚁像拇指一般大。我们在考古研究中发现比这种蚂蚁更大的物种,它们也是生活在远古时期非常炎热的地方,这可能不是巧合。因此,如果在未来整个地球温度升高,我们很可能不仅会看到更大体型的昆虫,还能在热带之外的地区看到大型昆虫。

从化石记录中我们得知,局部灭绝——即局限于特定地理区域的物种灭绝,我们在生物地理学存在许多案例,典型的脊椎动物实例是骆驼,现今仅在非洲、中东和欧亚大陆发现骆驼(生活南美洲的美洲驼是骆驼的近亲物种),但我们从化石记录中知道骆驼实际起源于北美洲。现在北美洲的骆驼已灭绝消失,如果未来出现巨大的气候变化,改变我们现今所知道的生态系统,地球可能仅剩下更小的避难所,仅供昆虫存活下来。预想一下,未来瓢虫仅在格陵兰岛、巴塔哥尼亚岛或者其他气候不太温暖的极端地区生存,这将非常奇特,但也令人感到沮丧。

另一个有趣的想法是未来某些昆虫可能被另一群昆虫所替代,如果事实证明蜜蜂在未来特别容易灭绝,可能会有其他类型的传粉者填补这些生态龛位,Kalligrammatidae就是一个化石实例,该物种相当于侏罗纪时期的蝴蝶。事实上,Kalligrammatidae与蝴蝶的关系并不密切,而与草蛉虫十分相近,草蛉虫是指晚上会粘在纱窗上的绿色小昆虫,Kalligrammatidae趋同进化形成类似蝴蝶的一些特征,它们的翅膀上有斑点,它们相当于最原始的“蝴蝶”,但最终它们灭绝消失了,近代出现的蝴蝶填补了这一生态空缺。

美国俄克拉荷马州大学分子人类学与微生物研究实验室博士后研究员亚历克西斯·麦察利维

我们如何思考未来物种变化不仅能从特定的生物多样性基线发展分析,还可以基于对远古物种演变的认知,通过研究地球历史:温度变化、海平面上升下降、二氧化碳变化,从而分析这些变化情况下生物群落是否变迁、调整或者消亡。

我们并不需要做出太多推断就可以证明,受人类活动影响,地球将变得越来越热,世界各地海平面将上升,因为之前锁定在冰川中的水逐渐融化。当然,全球转暖趋势会对岛屿国家和地势低洼的沿海地区造成灾难性后果,目前全球海平面逐年升高。

远古时期海平面也存在一定波动,尤其是在更新世时期(大约280万年前-11700年前),这是一个循环的冰川周期:随着温度和冰盖的变化,海平面也发生了显著变化,从而导致随时间推移,许多岛屿变得越来越大或者越来越小,有时通过“陆桥(land bridges)”将岛屿之间或者岛屿与大陆连接在一起,如果水位较低的话,岛屿之间会相互连接。物种-地区之间的逻辑关系表明,在任何一个给定时间,我们期望更大的土地面积支持更大的物种多样性,通过研究近期海平面变化的历史,可分析出岛屿和殖民地的独特历史,岛屿生态系统是全球重点保护目标,具有一些岛屿生活着区域特有物种。

我们也可以理解岛屿是物种进化的摇篮,坦白地讲,岛屿环境物种进化发展非常奇特。因此,在一个快进几千年的思维实验中,让我们想象一下由于人类活动导致海平面上升,曾经隔离的岛屿环境,随着海平面升高,岛屿之间、岛屿和大陆连接起来,一些哺乳动物的进化轨迹是否出现变化?

通过研究现已灭绝的岛屿哺乳动物,科学家提出一种假说——“岛屿法则”,但我更倾向于将其称为“爱丽丝梦游仙境效应”:喝下药水,通常较大的哺乳动物会变小(岛屿侏儒症),吃下蛋糕,通常较小的哺乳动物会变大(岛屿巨人症)。

长鼻目动物(大象及其相关物种)为我们提供了岛屿侏儒症的绝佳例证,因为它们擅长游泳,曾经登上许多岛屿,例如:加利福尼亚侏儒猛犸,是哥伦比亚猛犸在海平面较低的时候游过海峡群岛繁衍生息的后代,最终加利福尼亚侏儒猛犸仅肩高1.2-2.4米。地中海群岛(包括:克里特岛、马耳他岛、塞浦路斯岛等)历史上曾生活着多样性灭绝侏儒长鼻目动物,有趣的是,考古学家发现的一个头骨,让人们联想到希腊传说中的“独眼巨人”。

在加勒比地区,大地獭近亲物种到达了古巴和伊斯帕尼奥拉岛,进化了数百万年最终形成猴子和狗一般大小,想象一下依据“岛屿法则”,未来许多物种会发生巨大变化,会出现“小人国”吗?

遵循自然规律是最佳选择,一方面,由于生存资源受限,体型较大生物会变小,由于它们突然从环境压力、掠夺和竞争中解脱,或者拥有新的生存资源,它们的体型会变得越来越大。但不论何种原因,最终物种进化的结果都是令人敬畏的。

在中新世时期的加尔加诺岛,这是一个岛屿,而不是半岛,这里生活着巨大怪兽——Deinogalerix koenigswaldi,是一种巨型刺毛鼩猬,现代鼩猬是一种没有刺的刺猬,通常与大老鼠差不多大小,但是Deinogalerix koenigswaldi体型庞大,接近于狗的体型,很可能是食肉动物,而不是食虫动物,附近的撒丁岛在中新世时期生活着一种超大鼠兔。

在更新世时期的加勒比海岛屿,曾生活着一种巨型啮齿类动物——钝齿鼠(Amblyrhiza inundata),它是豚鼠的远亲物种,体重可达到100-400磅之间。它们主要生活在安圭拉群岛等岛屿,随着海平面上升,许多岛屿面积逐渐减少,无法维持大型啮齿类生物存活。

岛屿环境有许多“爱丽丝梦游仙境效应”实例,有更多的物种喝药水或者吃蛋糕,这些物种之间影响非常微妙,例如:现今仍存活的海地长吻猬(Hispaniolan solenodon),体型像家猫一般大小,是世界上为数不多的有毒哺乳动物之一,它的体量为1公斤,虽然它们看上去并不大,但却比普通鼩鼱体型大10倍以上。

不幸的是,在许多情况下,一些怪异岛屿物种灭绝并非是环境变化所致,而是受人类破坏环境所致。因此,在我们预见未来海平面上升所造成的物种孤立和各种进化问题时,我们必然对未来的人类后代繁衍发展产生更深刻的认识,让它们走向进化之路。(叶倾城)

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