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躲過大滅絕事件倖存的動物能帶給我們哪些啓示?

http://finance.sina.com   2019年02月11日 17:01   北京新浪網

叉角羚在11000年中幾乎沒有變化叉角羚在11000年中幾乎沒有變化
雌性叉角羚和雄性叉角羚雌性叉角羚和雄性叉角羚

  新浪科技訊 北京時間2月12日消息,據國外媒體報道,在末次冰期行將結束之際,北美洲的大多數大型動物都走向了滅絕,另一些則歷經演化,僥倖存活下來。然而,有一種動物卻幾乎沒有任何變化,一直延續到了今天。

  如今的洛杉磯市中心,現代化的道路四通八達,汽車川流不息,然而在幾萬年前,這裏曾經是劍齒虎遊蕩的地方。這種兇猛的貓科動物在這裏搜尋各種獵物,包括有蹄類和類似大象的大型哺乳動物,它們還需要與恐狼、美洲擬獅和短面熊等捕食者展開競爭。

劍齒虎的頭骨化石劍齒虎的頭骨化石

  在約250萬年前開始的更新世,北美洲經歷了一系列冰期。在冰凍和解凍的過程中,大型哺乳動物在南加州的林地和大草原中繁衍生息。原始的北美獵豹追逐着類似羚羊的叉角羚,一次可以跑動數公里;在同一片草原上,乳齒象組成了密集的象羣。

  然而,突然之間,大約在11000年前,幾乎所有這些物種都滅絕了。猛獁象、地懶和駱駝都從美洲完全消失。只有一種大型食草動物存活了下來,並且自3萬年前在北美洲西南部開始繁盛至今,它們幾乎完全沒有變化。這種動物便是叉角羚。

  沒有人真正瞭解是什麼導致了這次大滅絕事件。許多人將此歸咎於劇烈變動的溫度和氣候、人類的到來、植物或新細菌的入侵,以及上述這些情況的共同作用。

  但是,更大的問題或許是,爲什麼一些物種能夠倖存,其他那麼多物種則全都滅絕了?特別是,爲什麼叉角羚能夠從所有食草動物中“脫穎而出”,成功熬過每個冰期,並且具有與史前祖先一樣的體格和外形?

  這不僅僅是一個學術問題。弄清楚叉角羚如何在大規模滅絕事件中倖存下來,可以幫助我們瞭解目前正在進行中的大滅絕,併爲保護那些受威脅的物種提供啓示。

雖然長得像羚羊,但叉角羚其實並不屬於羚羊類雖然長得像羚羊,但叉角羚其實並不屬於羚羊類

  叉角羚的拉丁文學名爲 Antilocapra americana,看起來和幾萬年前沒什麼區別。它們速度奇快,具有敏銳的感官和極強的適應性。當其他大型動物消亡時,它們延續到了今天。

  喬希·西斯克(Josh Sisk)是洛杉磯動物園的叉角羚和有蹄類動物專家。該動物園飼養了十幾只叉角羚,並建有模擬荒漠棲息地的圍場。“它們是冰河時代最後留下來的物種,”西斯克說道。

  在旱季,叉角羚經常往返近500公里,尋找更加豐美的草場。這是美國大陸上最長的陸地遷徙路線。它們還是美國速度最快的陸地哺乳動物,最高時速接近97公里。這樣驚人的速度可以幫助它們擺脫北美獵豹的捕食。不過,隨着這種史前貓科動物的消失,灰狼和郊狼成爲了叉角羚的主要天敵。

  西斯克介紹稱,爲了對付這些新的敵人,叉角羚發展出了一些奇怪而有效的防禦手段。“它們的被毛會脫落,作爲防禦捕食者的手段。”捕食者會咬到一嘴的毛,而不是叉角羚的肉。

  西斯克補充道,叉角羚的被毛是中空的,在它們從加拿大南部遷移到墨西哥下加利福尼亞半島的過程中,這些被毛可以幫助它們適應極端寒冷和炎熱的氣候。高度演化的蹄子可以使它們在多岩石地形中步伐輕盈且穩當,它們還可以好幾天不喝水,依靠海洋帶來的霧氣存活下來。它們有着有蹄類動物中相對身體比例最大的氣管,從而能呼吸足夠的空氣以保持最高速度。

  最後,叉角羚還長着和非洲象一樣大的眼睛——按比例來算相當之大。它們的眼睛生長位置比其他食草動物更爲靠外、靠上,從而具有更廣的視野,更容易發現靠近的天敵。“它們就必須從更新世和冰河時期開始就具有這樣的演化適應性,”西斯克說道。在那個時候,北美大陸生存着衆多對叉角羚虎視眈眈的捕食者。更大的眼睛意味着更好的視力,從而能更好地保護自己免受攻擊,這種適應性很早就已經奠定下來。

  大多數人都不認爲這些像羚羊一樣的動物是史前動物,但它們確實可以稱爲“活化石”。爲了瞭解它們如何能夠存活到今天,我們可以前往世界上最著名的化石遺址之一尋找答案。

拉布雷亞瀝青坑的化石發掘工作依然在繼續,保存着大量化石拉布雷亞瀝青坑的化石發掘工作依然在繼續,保存着大量化石

  拉布雷亞瀝青坑(La Brea Tar Pits)是一個“活着的博物館”(旁邊便是專門用來研究瀝青坑和展覽坑中動物化石標本的喬治·C·佩奇博物館),周圍環繞着一座擁有1300萬人的城市。在不斷噴涌的瀝青下方,埋藏着世界上最豐富的更新世化石。自19世紀石油勘探者在此發現生物骸骨以來,這裏已經發現了300萬到500萬件化石,代表了超過600種動物和植物。

  如今,在這座面積達17.95平方公里的博物館,粘稠的黑瀝青不斷地冒出氣泡,而研究人員也在不斷髮掘出由黑瀝青所保存下來的化石。

  在這裏你可以見到史前和現代的奇妙組合。博物館對面就是一個99美分專賣店和一個嶄新的地鐵站,旁邊還有數十家公司、公寓和衆多行人。你還能見到洛杉磯熙熙攘攘的威爾希爾大道(Wilshire Boulevard),這條街道每天都有成千上萬的汽車駛過。這些汽車所使用的燃料來自於無數生物的遺體,而同樣由這些遺體轉化而成的瀝青,又保存了無數的史前生物。

  在洛杉磯古城於18世紀後期建立時,其周圍的大部分區域都作爲墨西哥的大牧場被瓜分。其中一個牧場位於古城以東一英里處,包括了後來比弗利山莊、好萊塢和漢考克公園的一部分。那裏將成爲這座富裕城市最富有的房產所在地。

  1769年,葡萄牙探險隊第一次在這裏發現了瀝青,之後探險者們將這一區域命名爲“Rancho La Brea”或“tar ranch”。事實上,“the La Brea Tar Pits”(拉布雷亞瀝青坑)這個名稱在語義上是重複的,其字面直譯是“the the tar tar pits”。

  瀝青的噴涌已經有數千年的歷史。早期的美國原住民使用瀝青作爲粘合劑,用於製作籃子和獨木舟。然而,在很久之前,這些瀝青對野生動物來說是致命的威脅。

  只需數釐米厚的瀝青就足以使一匹馬大小的動物動彈不得。此時的史前食草動物就像被蒼蠅紙粘住的蒼蠅,而它們又會引來食肉動物,使後者也被困住。這種循環持續了數千年,最終使該地區成爲了化石寶庫。

  當加利福尼亞州在19世紀迎來石油熱潮時,漢考克家族在自家擁有的一個瀝青礦中發現了第一批化石。他們以爲這是被困家畜遺留的骨骸。

  1875年,衛斯理學院的地質學教授威廉·丹頓(William Denton)得到了一枚奇怪的犬齒。他意識到,這是一塊古老的化石,屬於一種早已滅絕的劍齒虎。不過,在他的研究結果發表之後,沒有人對他或他的工作感興趣,或許是因爲他和妻子宣稱這些骨頭會與他們交談。

  真正的發掘工作始於1906年,然後是在1912年至1913年,由加州大學伯克利分校的研究人員主持。南加州科學院也在1909年至1911年進行了發掘。他們發現的化石部分成爲了洛杉磯郡博物館建立的動力,而該博物館本身也在1913年至1915年進行了100多次發掘,恢復了超過100萬件骨骼化石。更近的發現是在2006年,在建造一個地下停車場期間偶然發現了一塊完整的乳齒象象牙化石。

  現在,來自拉布雷亞瀝青坑和喬治·C·佩奇博物館的科學家正忙於對“項目23”(Project 23)的數千噸化石進行編目和清理。遺址籌備人員肖恩·坎貝爾(Sean Campbell)說:“數以千計,甚至數以十萬計的骨骸化石可能就會在這裏重見天日。”他展示了狼和郊狼的骨骸,旁邊就是小型鳥類和齧齒類的化石,這些化石具有壓倒性的絕對數量。

  龐大的化石收藏使科學家能夠尋找出規律,特別是哪些物種消失了,哪些又倖存下來。他們在這裏找到了不少叉角羚,包括一個已經滅絕的叉角羚亞種。

倭叉角羚未能存活下來倭叉角羚未能存活下來

  事實上,北美大陸存在過兩種叉角羚:一種是倭叉角羚,肩高約60釐米,重約10公斤;另一種則是我們見到的現代叉角羚,具有白色和橙色的短毛,重約45公斤。爲什麼倭叉角羚滅絕了,而體型較大的叉角羚存活了下來?爭論依然在繼續。

  即使是博物館的新任助理館長、加州大學伯克利分校的埃米莉·林賽(Emily Lindsey)也承認,很難對這一問題進行研究。她還指出,在氣候變化對於滅絕事件的重要性,甚至在瀝青坑本身的研究中,都存在一些相互矛盾的觀點。

  2016年,埃米莉·林賽和其他研究者共同發表了一篇論文,認爲北美洲大型動物的滅絕至少部分受到了人類影響。不過她也表示,這並不是故事的全部。

  動物能否倖存與體型也有關係。林賽說:“一般而言,體型較小、繁殖時間較短的物種往往能存活下來。”但奇怪的是,體型較小的倭叉角羚最終卻滅絕了。爲什麼?博物館前任館長約翰·哈里斯(John Harris)發表的論文顯示,植物會受到空氣中二氧化碳含量較低的壓力。換句話說,植物因爲無法進行足夠的光合作用而“捱餓”,這會導致植物生長和繁殖困難。

  這可能就是倭叉角羚滅絕的原因之一。沒有樹木意味着缺乏掩護,對於一種小型食草動物來說,這會讓它們成爲明顯的目標。由於大型植物生長不良,食草動物無法找到足夠的食物,捕食它們的大型食肉動物也難以爲繼。

  不過,也不是所有捕食者都走向了失敗。

許多北美大型哺乳動物已經滅絕許多北美大型哺乳動物已經滅絕

  一些較大的捕食者縮小了體型,並放棄了某些獨有的特徵,轉而採用更爲通用的生存策略。狼、熊、郊狼和美洲獅都存活至今。這些食肉動物中的“勝利者”經歷了最小程度的演化改變,並取得了成功。

  與此同時,樹木的減少使北美大陸成爲開放草原的世界。在其他許多競爭食物的食草動物消亡之後,體型較大的叉角羚擁有了理想的環境——因爲草原不能爲捕食者提供太多掩護,生存競爭也減少了。

  爲了更清楚地瞭解這段時期,特別是弄清楚爲什麼一些演化分支能保持完整,另一些則徹底隕落,博物館正在深入研究該地區古老的食物網變化動態。

  林賽表示,這項工作將使整個拼圖變得完整。然而,儘管叉角羚在數次劇烈的氣候變化中倖存了下來,但它們現在面臨着更加嚴重的全新威脅:我們。

當其他許多物種滅絕時,叉角羚存活了下來當其他許多物種滅絕時,叉角羚存活了下來

  現生的叉角羚有5個亞種:相對穩定的指名亞種(Antilocapra americana americana)和俄勒岡亞種(Antilocapra american oregona ),二者有時混雜在一起;索諾拉亞種(Antilocapra american sonoriensis)數量約爲500只,在美國和墨西哥都有分佈;半島亞種(Antilocapraa merican peninsularis),大概還有50到150只生活在下加利福尼亞半島的維茲卡依諾沙漠;最後是墨西哥亞種(Antilocapra american mexicana)。後三個叉角羚亞種已經處於瀕危狀態。

  由於人類的大量狩獵以及南加州曾經廣闊的草原和灌木林逐漸消失,曾經生活在加利福尼亞州的叉角羚半島亞種已經沒有了蹤影。該亞種在墨西哥也已經極度瀕危,原因是多年來的狩獵、放牧和棲息地破壞。基因檢測顯示,墨西哥的叉角羚亞種與此前在加利福尼亞州發現的亞種完全相同,這意味着它們通過成功育種重新引入美國的可能性很高。

  在美國西部曾經生活着超過3500萬隻叉角羚。到19世紀末,在威廉·丹頓於拉布雷亞瀝青坑發現化石的時候,叉角羚的數量已經銳減了99%。早期的保護措施使美國境內的叉角羚數量有所回升,但墨西哥境內的叉角羚數量已經減少了80%。

  總體而言,目前野生的叉角羚數量約爲70萬隻,而世界野生動物基金會的報告稱,該物種的數量還在穩步下降。而且,叉角羚的種羣呈分散狀態,懷俄明州的叉角羚數量最多,但其他地方的數量卻十分稀少。

  在加州南部、亞利桑那州以及墨西哥境內,野生叉角羚數量由於基礎設施建設和經濟發展而大幅減少。“現在它們面臨的最大問題是人爲侵佔和無法遷移,”西斯克說道。

  爲了拯救墨西哥僅存的叉角羚半島亞種,洛杉磯動物園已經與美國和墨西哥的多個動物園合作,嘗試培育和重新引入該亞種。這一計劃開始於1998年,最初只有5只幼年叉角羚。美國的動物園於2002年參與進來,如今已經培育了超過450只圈養叉角羚。

  叉角羚首先在墨西哥的下加利福尼亞半島手工飼養。在幼羚斷奶之後,它們就會被送往聖地亞哥,然後是洛杉磯,在那裏長到成年。2016年,6只幼羚來到了洛杉磯動物園。這是一項“物種保險計劃”。如果墨西哥的野生叉角羚種羣因爲疾病或饑荒而消亡,那這些圈養的叉角羚就能成爲候補。

被圈養起來的叉角羚被圈養起來的叉角羚

  當然,這項工作並不容易。任務團隊需要與各種繁文縟節打交道,需要前往沒有機場的偏遠地區,而且在距離邊境14小時的車程內,數百公里都沒有鋪設道路。叉角羚能回到數千年前它們曾經生活過的南加州灌木叢嗎?

  西斯克希望如此,但首要目標是增加美國南部的叉角羚數量。有人在談論重新引入,但建立一個可延續的種羣可能需要數十年時間,並且需要耗費大量的資金。

  對於理解這一物種更有價值的,或許是西斯克、林賽等研究人員所做的努力。他們正在深入瞭解在其他物種消失的同時,叉角羚爲何能繼續生存。林賽希望,這些研究可以爲動物保護工作者提供方法,應用在其他瀕危動物身上。

  “在瀝青坑所記錄的大型滅絕事件中,冰河時代的許多大型哺乳動物都消失了,這幾乎可以肯定是環境變化和人類活動的結合造成的,”林賽補充道,“如果我們能更好地認識這兩種因素如何相互作用並推動滅絕,或許將有助於確定今天哪些物種和生態系統面臨的滅絕風險最高。”

  說起來有些奇妙,埋藏在地下的動物遺骸幾乎和地面上生存的動物一樣重要。(任天)

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