未來地球生物長什麼樣?哺乳動物要麼變小,要麼滅絕!
2020年06月16日08:12
古生物學家的預測未來動物模樣不會百分之百準確,但通過此項研究分析,可深入洞悉什麼進程塑造了地球生命,以及這些相同因素如何改變未來物種。
古生物學家的預測未來動物模樣不會百分之百準確,但通過此項研究分析,可深入洞悉什麼進程塑造了地球生命,以及這些相同因素如何改變未來物種。

  新浪科技訊 北京時間6月16日消息,據國外媒體報導,與那些研究歷史和預測未來的事件相比,預測未來動物的模樣似乎有些無關緊要。但是一些古生物學家對此充滿興趣,並認為這是一項具有重要意義的研究:能運用自己所知曉的生命狀況,分析隨時間變遷未來百萬年後物種的變化……

  古生物學家預測未來動物模樣不會百分之百準確,但通過此項研究分析,可深入洞悉什麼進程塑造了地球生命,以及這些相同因素如何改變未來物種。

  我們採訪的一位科學家明確提及地球上所有物種之間相互聯繫,如果我們展開深入分析,就知道現今沒有什麼事物是偶然存在的。我們所知道的一切都是發展的結果,這是一項令人震驚的腦力測試,試著分析地球未來的變遷和物種進化。

  未來的物種會發生什麼變化?

  美國田納西大學地球和行星科學古生物學家斯蒂芬妮

  短吻鱷和鱷魚被稱為“活化石”,它們自恐龍時代以來基本沒有改變過。這種特殊說法會讓鱷魚古生物學家憤怒,因為不需要大量化石標本就能發現鱷魚進化譜系中存在許多有趣的變化:遠古鱷魚生長著適應海洋環境的鰭狀肢體,也有完全適應陸地奔跑的長腿,此外還有雜食性和食草性鱷魚之分,一些鱷魚長著奇特的牙齒和脆弱的顎部,還有全副武裝的鱷魚物種,頭部寬而平、長著像釘子一樣小牙齒的鱷魚,小型鱷魚、大型鱷魚,以及體型各異的鱷魚物種。如果科學家追溯至遠古時期,甚至會發現鱷魚的遠親是兩條腿走路,外型頗似恐龍。

  之所以大多數人認為鱷魚進化曆程中很少變化,是因為我們所觀測的鱷魚正處於多樣性進化的一個低點,現今存活的鱷魚物種都是半水棲、伏擊型捕食者,它們會偽裝成水中一根木頭,然後突然躍出水面突襲獵物。從恐龍時代開始,鱷魚遠古祖先也曾是半水棲、伏擊型捕食者,但這並不是它們唯一的生物形態。

  我們觀察鱷魚的多樣性是如何隨著地質時間變化的,依據氣候繪製地圖,從而瞭解為什麼我們會在同一時期發現多樣性鱷魚物種,而在其他時期則發現變化較少的鱷魚物種。從最廣泛的意義上講,當氣候變暖時,鱷魚似乎會分散生活,具有差異性,我們在遠古氣候變暖時期的高緯度地區發現鱷魚化石;當氣候變冷時,鱷魚物種將滅絕消失,倖存者主要集中在較溫暖的地區,從地質學角度來講,現代地球物種剛經曆了冰河時期,因此我們看到的地球物種剛經曆了一段艱難時期,呈現出生物多樣性。

  預測未來生物具體的模樣是非常困難的,但這個推測過程是非常有趣的。關於鱷魚的一個有趣事情是,以上提到奇怪的生物多樣性並非局限於物種族譜,海洋鱷魚的族譜也不僅只有一個分支,雜食性鱷魚和頭部類似衝浪板結構的鱷魚也有多個分支,所以鱷魚的適應能力很強,它們有時會扮演你意想不到的生態角色,如果你只根據現代倖存物種進行比較。

  在遙遠的未來,鱷魚再次扮演它們更可怕的古生物角色,例如:海棲、陸棲、濾食類型、食草性物種等。鱷魚非常擅長填補意想不到的生態地位,而且他們在過去證明了自己是倖存者。

  我認為在不久的將來,就會看到鱷魚物種的變化,例如:美洲短吻鱷就是一個真實成功的保護案例,人們有時忘記該物種曾被列為瀕危物種,現今短吻鱷不斷擴大其棲息領地,甚至可以在俄克拉何馬州也能發現野生短吻鱷。

  資源管理公司總監阿什利·雷格爾(Ashley Leger)

  古生物進化存在著自然循環,就我看來,它可以與一個恒定的因素聯繫在一起:氣候變化!

  當前地球的氣候變化速度是前所未有的,這主要是人類活動所導致。由於人類活動的影響,我不確定未來1萬年、10萬年還是數百萬年後,地球植物群和動物群會發生一些明顯的變化,如果讓我猜的話,我認為這一時間會提早發生。

  伴隨著地球溫度越來越高,植物開始生長緩慢,針葉樹陷入生命掙紮狀態。棕櫚樹和仙人掌將會繁茂生長,草原將逐漸萎縮,並且越來越乾旱。同時,在水源附近會出現大量生命,這裏將有大量豐富種類的綠色植物出現。

  哺乳動物:我認為大型哺乳動物(從鹿至大象的所有哺乳動物)未來將面臨著兩種選擇:要麼滅絕,要麼體型變小。未來沒有足夠的植物來維持它們龐大的體型發育,它們將變得越來越小。

  在漸新世時期,鹿的身高僅30釐米高,我認為如果較大體型的哺乳動物群體要生存下去,它們會隨著時間的推移變得越來越小,然而體型縮小和物種滅絕之間的決定性因素將直接與我們改變氣候的速度有關。如果地球氣候仍然不斷升溫,大量哺乳動物滅絕是大概率事件。如果我們能減緩氣候變化的速度,巨型哺乳動物可能會逐漸適應環境變化,體型逐漸縮小,同時,我也認為已經適應溫暖氣候的哺乳動物在這個不斷進化的世界里會適應能力更強,它們會出現體型縮小,皮毛更薄、更短,眼睛會變小(減少水分損失,因為在較熱環境中水分可通過眼睛流失),耳朵變更大(用於身體降溫和監聽周圍的獵物和掠食者),尾巴會變長,因為隨著氣溫升高,每年的炎熱季節將增多,蚊蟲出現的時間會延長,長尾巴可用於驅趕蚊蟲。

  舉個具體的例子,非洲象用它們巨大的耳朵保持身體涼爽,它們的耳朵裡佈滿了細小血管,會在天氣較熱的時候拍打耳朵對血液降溫。目前,非洲像已經很好地適應了非洲高溫環境,並且體型比亞洲象小,因此未來它們比亞洲象更有可能生存和適應環境。北極熊滅亡命運似乎是註定的,但是馬來熊卻能適應高溫環境,短毛動物(例如羚羊)比長毛動物(例如落基山山羊)的適應能力更強,我認為未來所有寒季哺乳動物都會走向滅絕,生活在溫帶氣候的動物有機會適應氣候變化。

  鳥類:我認為未來鳥類會變得越來越大,因為它們活動機動靈活,可以飛抵一個新的區域生活,它們找到食物的機會更大。此外,如果哺乳動物開始逐漸變小,則意味著將有更多的小型動物供鳥類食用。因此,我認為鳥類會變得更大,胸部肌肉更發達結實,有助於拍打翅膀飛往更遠地方,我還認為未來蛋殼會變得更厚,避免胚胎受熱。

  魚類:魚類是很難進行判斷的,水需要較長的時間吸收達到新的溫度等級,我認為海洋魚類在未來很長一段時間內將保持相對穩定,然而,由於食物來源的原因,一些較大的魚類將處於生存邊緣。藍鯨將很難維持其龐大的體型,逆戟鯨、鯊魚等吞食海豹的大型海洋生物也將面臨著生存危機,我猜測未來海豹數量將減少,因此逆戟鯨和鯊魚數量也會減少。許多深海生物也將面臨滅絕,一旦冰蓋融化,就不會有下沉的冷水注入海洋,很可能未來深海生物沒有太多的時間適應變化,將快速走向滅絕,這可能是致命的滅絕。

  爬行動物:我認為蜥蜴的數量將會數量激增,這些冷血動物非常適合溫暖的環境溫度,我認為它們未來會茁壯成長,首先,小型蜥蜴物種的數量會大幅增加,我認為它們會開始適應環境並逐漸擁有更大的體型。隨著其他物種生存危機逐漸增大,將更更多的昆蟲供蜥蜴捕食。此外,如果鳥類變得更大,蜥蜴也會變得更大,這樣可以確保蜥蜴不被鳥類捕殺。我認為行動速度變快將成為蜥蜴適應環境的一種能力,如果蜥蜴數量較多,它們會自然選擇行動速度變快,身體強壯、行動敏捷迅速能有效躲避鳥類捕食。

  昆蟲:人們一想到昆蟲就會毛骨悚然,很多昆蟲都喜歡濕熱天氣,如果地球持續升溫,更多的冰蓋融化,將有越來越多的水吸收熱量。當這種情況發生時,越來越多的水將蒸發,地球會變得更加濕潤,因此昆蟲的數量會快速增加,這將為爬行動物種群提供充足的食物。

  人類活動對地球構成了嚴重傷害,我相信當前正處於一個大型動物滅絕時期,客觀地講,如果人類滅絕消失,地球上的其他物種會生存得更好。我們破壞了許多自然棲息地,對幾乎所有物種進行捕殺,如果被捕獵的哺乳動物(例如:鹿、麋鹿、駝鹿、熊)變得越來越小,人類就會越來越多地捕獵它們。

  如果必須要選擇未來體型沒有變化的生物,我覺得最佳選擇是馬蹄蟹,如果你從進化歷史角度分析馬蹄蟹,會發現它們幾乎沒有什麼變化。就我看來,它們是一種完美物種,它們不會長得很大,因此可以保持固體的飲食結構,馬蹄蟹裸露的身體大部分是外殼,起到一定的保護作用,它們棲息在水中,水的變化相對較慢,給予它們充足的時間來適應環境變化。此外,它們的血液非常特殊,似乎具有實驗室無法複製的治癒功能,我認為,無論未來地球經曆什麼,馬蹄蟹將是一種神奇的動物,在適應環境方面會表現得非常好。

  中國科學院古脊椎動物與古人類研究所高級教授Jingmai O’Connor

  當我們談及大規模物種滅絕時,這樣的物種滅絕事件通常會持續500萬年。我們可以在地質記錄中發現這一點,世界各地的岩石記錄中存在500萬年時間內沒有任何生命的現象。換句話講,當科學家進行地質勘測時,會發現許多古生物化石層,呈現生物多樣性,然後突然會發現一個物種滅絕區,這段時期所有物種都消失了。500萬年之後,萬物複蘇,當然出現了一些不同的動物群體。我們討論的重點是該段物種滅絕期理論上存在“避難所”,意味著某些種類生物一定會存活下來。當外界環境複蘇再次恢復時,這些物種的數量又恢復到正常水平,化石記錄中沒有“避難所”,但我們知道有一些物種在經曆大規模物種滅絕事件時倖存了下來。

  6600萬年前白堊紀末期之後,大型恐龍都徹底滅絕消失,但有一支鳥類物種倖存了下來,我指的並非是一種鳥類,而是一支鳥類譜系,它們被稱為“今鳥亞綱鳥類(Neornithes—crown birds)”,在恐龍徹底滅絕之後,地球物種多樣性急劇增大,形成了現今仍然存在的物種多樣性。鳥類是陸地上最具多樣性的脊椎動物,當大型食肉恐龍滅絕之後,鳥類進化佔據了這一生態龕位。古新世時期就是一個很好例子,當時生存著被稱為“恐鳥”的大型鳥類,它們不會飛行,而且頭骨長度達到1米,它們佔據了之前的恐龍地位,成為當時的陸地頂級掠食者。

  我猜測這樣的事情可能會再度上演,一旦所有大型捕食類哺乳動物消失,鳥類就會逐漸成為霸主。在沒有其他捕食者的情況下,鳥類可能開始在陸地上走動,它們就不必飛行。如果鳥類不需要飛行,它們的體型就會逐漸增大,飛行會限製體型發展,鳥類必須體重輕,才能維持飛行持久性,因為飛行需要消耗許多能量,因此古新世時期出現了恐怖鳥。

  事實證明,我們正在經曆第六次大規模物種滅絕時期,這也是第一次由一個物種(人類)主導破壞地球環境造成的大規模滅絕。科學家會提出一個問題:是否高等智慧生物會再次進化?一切都是為了生存,如果我們的智慧導致大規模物種滅絕,那麼我認為這種高等智慧對物種延續並不好。我們很可能會將自己消滅了,這樣的智力等級不太可能再次提升,尤其是當我們消滅了所有其他擁有智慧大腦的近親物種,人類的行為就像病毒一樣,在宿主體內繁殖,直到殺死宿主,這就是我們當前正在做的事情。當然,我非常熱愛人類,人類文明充滿神秘,人類可以創造許多新鮮事物。但是人類沒有著眼於更遠大的前景:我們正在做什麼,我們將如何處理自己製造的問題?所以,人類的確達到一定智慧等級,但我們並沒有以一種真正的智能方式利用人類智力。

  美國自然歷史博物館賽克勒比較基因組學研究所副館長傑西卡·韋爾

  地球上所有物種都是相互聯繫的!你可以想像未來會一些種群數量減少,尤其是一些體型較小、數量龐大的生物,例如:虱子,它們可能會受未來氣候和環境的影響。

  人體有多種不同類型的虱子,只要有食物來源,它們就可能會出現多樣性進化。但是如果未來人類消亡,那麼寄生人體的虱子會發生較明顯變化。人們可通過研究人類遷徙來分析寄生虱子出現的變化,但如果人類很少外出活動,他們身體的虱子就會被隔離,在隔離期間,就會積累突變。背景突變在生命中不斷髮生,但如果你想像一下兩個種群被一條熔岩河隔離,那麼這兩個種群最終會累積突變,這就是一支物種形成類型。

  如果未來鳥類和其他哺乳動物能夠倖存下來,誰知道哪些物種會繼續為虱子提供食物來源呢?也許虱子的數量會持續增多!

  我認為人類生存的大多數時間聚焦於記錄與我們息息相關的物種,人類喜歡四足動物,這與人類肢體有相似之處,儘管昆蟲是地球上數量最多的生物,但是人們對它們的評價卻很低。世界上有數以萬計的飛蟲物種,它們的突變率非常快,不斷會有新物種出現,據統計,世界上有6000多種蜻蜓,相比之下,白蟻物種僅有2900多種。

  雖然世界萬物都不斷地進化演變,例如:遭受環境輻射,或者物種多樣化演變,但或許我們僅看到的是飛蟲演變的冰山一角,或許它們正處於物種大爆炸過程中。特別是在沒有人類的情況下,因為我們一直在試圖消滅它們,也許昆蟲在未來出現物種多樣性發展。它們有許多生存策略:吸食動物血液、吃腐爛屍體、以植物為食,部分飛蟲可以授粉,或者是掠食性生物。它們分佈不同的生態龕位,進化數據表明,昆蟲具有較強的存活率。

  美國新澤西理工學院古生物學家、副教授菲利普·巴爾登

  我專門研究群居性昆蟲的化石記錄,主要是螞蟻和白蟻,當我們談論生物進化成功性時,通常談論3個指標:生物多樣性、生物量(總丰度數量)和壽命(一支物種在沒有滅絕的情況下存活時間)。

  以群居性昆蟲為例,它們的生物量之所以很高是因為它們是群居性行為。僅有一個或者幾個個體完成所有種群的繁殖。這不僅意味著它們繁殖高效,也意味著該種群能承受大量死亡。對於一個擁有1000萬隻螞蟻的蟻群而言,每天有1萬隻螞蟻死亡並不是大事,就像人們清除皮膚死細胞一樣。

  那些僅出現非常短暫的生物血統,可能不如那些在岩石記錄中出現數千萬年、甚至數億年的生物血統,以白蟻為例,早在1.5億年前的侏儸紀時期白蟻原始物種就已形成群居行為。化石數據表明,最早的白蟻物種與霸王龍生活在同一時期,但它們的繁衍時期遠遠超過了霸王龍。

  我們從近期一項全球評估數據得知,白蟻生物量可能與現今所有人類生物量相當。所以它們對環境有非常顯著的影響,而且它們自身往往會引起生態系統變化,我們可以聯想一下所有以螞蟻和白蟻為食的生物。

  我認為在很長一段時間內,一旦全球氣候轉暖,昆蟲將生活得很好。昆蟲通常趨熱,現今我們發現昆蟲多樣性最高的區域位於熱帶,生物量最高的區域也是熱帶。而且如果地球大多數地區成為熱帶,那麼昆蟲將在未來數百萬年迎來“美好時代”。像螞蟻和白蟻等生物可能繼續出現多樣化發展,它們可能遍及地球各地。如果是這樣的話,它們可能會間接形成更多的螞蟻和白蟻捕食者來改變其他物種,或者未來物種可能會加入到1萬多種無脊椎動物中,這些無脊椎動物通過模擬螞蟻或者在蟻群中開發資源謀求生存。

  現今昆蟲的最大體型可能會受到限製,因為它們沒有肺,只能被動地呼吸,除非它們增加體內氧氣含量。但在遠古時期,由於地球大氣含氧量較大,昆蟲的體型很大,翅亞目作為現代蜻蜓的近親物種,其翼展達到2英呎以上,它們龐大身體與大約3億年前氧氣含量增加有關。地球近代歷史經曆了古新世-始新世最熱期(PETM),這是地球過去5500萬年前最熱的時期。在古新世-始新世最熱期的化石記錄中,我們發現了體型巨大的螞蟻,大小與蜂鳥差不多,它們僅出現在這個時期。關於它們最有趣的事實是,它們是在現今高緯度地區(例如:德國)的化石沉積物中發現的,這表明這些遠古巨大螞蟻能夠生活在非常遙遠的北部地區,當時該地區氣候較溫暖。

  現今我們能發現龐大體型螞蟻的地區只有熱帶,那些螞蟻像拇指一般大。我們在考古研究中發現比這種螞蟻更大的物種,它們也是生活在遠古時期非常炎熱的地方,這可能不是巧合。因此,如果在未來整個地球溫度升高,我們很可能不僅會看到更大體型的昆蟲,還能在熱帶之外的地區看到大型昆蟲。

  從化石記錄中我們得知,局部滅絕——即局限於特定地理區域的物種滅絕,我們在生物地理學存在許多案例,典型的脊椎動物實例是駱駝,現今僅在非洲、中東和歐亞大陸發現駱駝(生活南美洲的美洲駝是駱駝的近親物種),但我們從化石記錄中知道駱駝實際起源於北美洲。現在北美洲的駱駝已滅絕消失,如果未來出現巨大的氣候變化,改變我們現今所知道的生態系統,地球可能僅剩下更小的避難所,僅供昆蟲存活下來。預想一下,未來瓢蟲僅在格陵蘭島、巴塔哥尼亞島或者其他氣候不太溫暖的極端地區生存,這將非常奇特,但也令人感到沮喪。

  另一個有趣的想法是未來某些昆蟲可能被另一群昆蟲所替代,如果事實證明蜜蜂在未來特別容易滅絕,可能會有其他類型的傳粉者填補這些生態龕位,Kalligrammatidae就是一個化石實例,該物種相當於侏儸紀時期的蝴蝶。事實上,Kalligrammatidae與蝴蝶的關係並不密切,而與草蛉蟲十分相近,草蛉蟲是指晚上會粘在紗窗上的綠色小昆蟲,Kalligrammatidae趨同進化形成類似蝴蝶的一些特徵,它們的翅膀上有斑點,它們相當於最原始的“蝴蝶”,但最終它們滅絕消失了,近代出現的蝴蝶填補了這一生態空缺。

  美國俄克拉荷馬州大學分子人類學與微生物研究實驗室博士後研究員亞曆克西斯·麥察利維

  我們如何思考未來物種變化不僅能從特定的生物多樣性基線發展分析,還可以基於對遠古物種演變的認知,通過研究地球歷史:溫度變化、海平面上升下降、二氧化碳變化,從而分析這些變化情況下生物群落是否變遷、調整或者消亡。

  我們並不需要做出太多推斷就可以證明,受人類活動影響,地球將變得越來越熱,世界各地海平面將上升,因為之前鎖定在冰川中的水逐漸融化。當然,全球轉暖趨勢會對島嶼國家和地勢低窪的沿海地區造成災難性後果,目前全球海平面逐年升高。

  遠古時期海平面也存在一定波動,尤其是在更新世時期(大約280萬年前-11700年前),這是一個循環的冰川週期:隨著溫度和冰蓋的變化,海平面也發生了顯著變化,從而導致隨時間推移,許多島嶼變得越來越大或者越來越小,有時通過“陸橋(land bridges)”將島嶼之間或者島嶼與大陸連接在一起,如果水位較低的話,島嶼之間會相互連接。物種-地區之間的邏輯關係表明,在任何一個給定時間,我們期望更大的土地面積支援更大的物種多樣性,通過研究近期海平面變化的歷史,可分析出島嶼和殖民地的獨特歷史,島嶼生態系統是全球重點保護目標,具有一些島嶼生活著區域特有物種。

  我們也可以理解島嶼是物種進化的搖籃,坦白地講,島嶼環境物種進化發展非常奇特。因此,在一個快進幾千年的思維實驗中,讓我們想像一下由於人類活動導致海平面上升,曾經隔離的島嶼環境,隨著海平面升高,島嶼之間、島嶼和大陸連接起來,一些哺乳動物的進化軌跡是否出現變化?

  通過研究現已滅絕的島嶼哺乳動物,科學家提出一種假說——“島嶼法則”,但我更傾向於將其稱為“愛麗絲夢遊仙境效應”:喝下藥水,通常較大的哺乳動物會變小(島嶼侏儒症),吃下蛋糕,通常較小的哺乳動物會變大(島嶼巨人症)。

  長鼻目動物(大象及其相關物種)為我們提供了島嶼侏儒症的絕佳例證,因為它們擅長游泳,曾經登上許多島嶼,例如:加利福尼亞侏儒猛獁,是哥倫比亞猛獁在海平面較低的時候遊過海峽群島繁衍生息的後代,最終加利福尼亞侏儒猛獁僅肩高1.2-2.4米。地中海群島(包括:克里特島、馬耳他島、塞浦路斯島等)歷史上曾生活著多樣性滅絕侏儒長鼻目動物,有趣的是,考古學家發現的一個頭骨,讓人們聯想到希臘傳說中的“獨眼巨人”。

  在加勒比地區,大地獺近親物種到達了古巴和伊斯帕尼奧拉島,進化了數百萬年最終形成猴子和狗一般大小,想像一下依據“島嶼法則”,未來許多物種會發生巨大變化,會出現“小人國”嗎?

  遵循自然規律是最佳選擇,一方面,由於生存資源受限,體型較大生物會變小,由於它們突然從環境壓力、掠奪和競爭中解脫,或者擁有新的生存資源,它們的體型會變得越來越大。但不論何種原因,最終物種進化的結果都是令人敬畏的。

  在中新世時期的加爾加諾島,這是一個島嶼,而不是半島,這裏生活著巨大怪獸——Deinogalerix koenigswaldi,是一種巨型刺毛鼩蝟,現代鼩蝟是一種沒有刺的刺蝟,通常與大老鼠差不多大小,但是Deinogalerix koenigswaldi體型龐大,接近於狗的體型,很可能是食肉動物,而不是食蟲動物,附近的撒丁島在中新世時期生活著一種超大鼠兔。

  在更新世時期的加勒比海島嶼,曾生活著一種巨型囓齒類動物——鈍齒鼠(Amblyrhiza inundata),它是豚鼠的遠親物種,體重可達到100-400磅之間。它們主要生活在安圭拉群島等島嶼,隨著海平面上升,許多島嶼面積逐漸減少,無法維持大型囓齒類生物存活。

  島嶼環境有許多“愛麗絲夢遊仙境效應”實例,有更多的物種喝藥水或者吃蛋糕,這些物種之間影響非常微妙,例如:現今仍存活的海地長吻蝟(Hispaniolan solenodon),體型像家貓一般大小,是世界上為數不多的有毒哺乳動物之一,它的體量為1公斤,雖然它們看上去並不大,但卻比普通鼩鼱體型大10倍以上。

  不幸的是,在許多情況下,一些怪異島嶼物種滅絕並非是環境變化所致,而是受人類破壞環境所致。因此,在我們預見未來海平面上升所造成的物種孤立和各種進化問題時,我們必然對未來的人類後代繁衍發展產生更深刻的認識,讓它們走向進化之路。(葉傾城)

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽