水木視界iss. 27 | 天命之子: 哺乳動(dòng)物何以傾覆恐龍的統(tǒng)治

摘要
6600萬(wàn)年前,我們遙遠(yuǎn)的祖先經(jīng)歷了地球歷史上最可怕的事件。在將恐龍王朝覆滅的那顆小行星撞擊了地球后,一群混跡在陰影中的哺乳動(dòng)物究竟是如何生存下來(lái)的?
在暗無(wú)天日的灰燼和致命的高溫中,一只毛茸茸的小動(dòng)物竄來(lái)竄去:它扒開(kāi)殘骸,銜起一只昆蟲(chóng),然后飛快地跑回自己的庇護(hù)所。在庇護(hù)所的周圍則是地獄般的景象:遍地都是瀕死或已死去的恐龍,這些龐大的造物曾經(jīng)肆無(wú)忌憚地威脅著哺乳動(dòng)物。
在那顆10公里寬,威力超過(guò)10億顆核彈的小行星撞擊地球的幾個(gè)月后,白堊紀(jì)宣告結(jié)束。森林在燃燒,海嘯撼動(dòng)著海岸,大量蒸發(fā)的巖石、灰燼和塵埃升入了大氣層,古新紀(jì)揭開(kāi)了序章。
然而,這個(gè)世界并非了無(wú)生機(jī)。在幸存者中,有已知最早的靈長(zhǎng)類動(dòng)物,普爾加托里猴,它看起來(lái)像鼩鼱(qú jīng)和小松鼠的雜交體。在這場(chǎng)全球?yàn)?zāi)難中,這個(gè)物種的數(shù)量大幅削減,卻有不少個(gè)體成功存活了下來(lái)。

這就是早期哺乳動(dòng)物在小行星撞擊后不久的日常生活,小行星消滅了地球上四分之三的生物物種。致命程度堪比2.52億年前的大滅絕:雖然沒(méi)有那么突然,大滅絕殺死了海洋中95%的生物和陸地上70%的生物。
終結(jié)白堊紀(jì)的小行星不僅滅絕了著名的霸王龍和三角龍,還波及到了一些不知名但相貌奇特的生物,如“地獄雞”安祖維利龍、鴨嘴龍、長(zhǎng)頸龍、和那些全身覆滿鎧甲的恐龍。很快,所有的恐龍都消失了在歷史的長(zhǎng)河里。
在這些晚期白堊紀(jì)霸主的陰影下,像普爾加托里猴這樣的哺乳動(dòng)物是小且卑微的。許多當(dāng)時(shí)的哺乳動(dòng)物占據(jù)了屬于現(xiàn)代嚙齒動(dòng)物的生態(tài)位。那么,包括我們的祖先在內(nèi),這群看似脆弱的生物,是如何在末日來(lái)臨之際幸存下來(lái)的呢?
這就是《哺乳動(dòng)物的崛起與統(tǒng)治》一書(shū)的作者Steve Brusatte和他在愛(ài)丁堡大學(xué)的同事們一直在努力解開(kāi)的謎題。
Brusatte強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是,對(duì)任何生物來(lái)說(shuō),小行星的撞擊都是滅頂之災(zāi),包括哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)禽類和爬行動(dòng)物。這不是普通的小行星,而是在過(guò)去5億年里撞擊地球的最大小行星,哺乳動(dòng)物差點(diǎn)就隨恐龍一同滅絕了。
愛(ài)丁堡的古哺乳動(dòng)物學(xué)博士后研究員Sarah Shelley說(shuō),哺乳動(dòng)物遭受了極大的損失,在白堊紀(jì)晚期,哺乳動(dòng)物的多樣性令人驚訝。它們中的很多都以昆蟲(chóng)為生,生活在樹(shù)上或地下的洞里。
不過(guò),并非所有的哺乳動(dòng)物都是食蟲(chóng)動(dòng)物:神秘的多瘤齒獸,因其牙齒上奇特的結(jié)節(jié)而得名。它們有塊狀的牙齒,上面有很多小疙瘩,最前面的兩顆牙齒呈刀狀,看起來(lái)像一把鋸子,它們靠進(jìn)食水果、堅(jiān)果和種子為生。
當(dāng)然,也有食肉動(dòng)物:在當(dāng)時(shí),哺乳動(dòng)物中最具統(tǒng)治力的是鼠齒龍,有袋動(dòng)物的近親,體重約5公斤,大約相當(dāng)于一只家貓的大小。Shelley說(shuō):從它的頭骨和牙齒解剖學(xué)來(lái)看,它有足以咬碎骨頭的咬合力,這意味著它一定是食肉動(dòng)物。
據(jù)布魯薩特說(shuō),這種多樣性在小行星撞擊后就消失殆盡了。只有十分之一的哺乳動(dòng)物物種存活了下來(lái),并獲得了前所未有的生存空間。
"試想一下,你只有老鼠那么大,藏身于陰影里。小行星的撞擊留下了一片火海,而你正蜷縮在避難所中,惴惴不安,"布魯薩特說(shuō)道,"當(dāng)塵埃落定后,你試探性地走了出來(lái),突然間,霸王龍不見(jiàn)了,長(zhǎng)頸龍也不見(jiàn)了,世界屬于你。"
這種大規(guī)模的滅絕為爆炸性的多樣化創(chuàng)造了條件,最終帶來(lái)了藍(lán)鯨、獵豹、睡鼠、鴨嘴獸,當(dāng)然也包括我們?nèi)祟?/strong>。

不過(guò),首先有一個(gè)小問(wèn)題:森林已經(jīng)被野火湮沒(méi),天空充滿了灰燼,扼殺了所有陽(yáng)光,植物因此無(wú)法進(jìn)行光合作用。正如布魯薩特所說(shuō),生態(tài)系統(tǒng)正在 "像紙牌屋一樣"崩潰。在極短的時(shí)間內(nèi),地球表面將變得比烤箱還要熱,之后會(huì)是一個(gè)核冬天,平均氣溫會(huì)驟降并持續(xù)30余年。對(duì)哺乳動(dòng)物而言,盡管最危險(xiǎn)的掠食者已經(jīng)消失,但世界本身早已變得比天敵更危險(xiǎn)。
那么,哺乳動(dòng)物是如何應(yīng)對(duì)的呢?
「保持小巧」
由于曾經(jīng)受制于恐龍的競(jìng)爭(zhēng)和捕食,哺乳動(dòng)物的身體尺寸小得恰到好處。
Brusatte說(shuō):"這些哺乳動(dòng)物可能是外表和習(xí)性上都很像老鼠的生物。通常情況下,它們默默無(wú)聞,但在充滿機(jī)遇的的新世界里,它們大量繁殖,因?yàn)樗鼈儤O為適合撞擊后噩夢(mèng)般的環(huán)境。"
體積小可能有助于動(dòng)物進(jìn)行人口補(bǔ)充。愛(ài)丁堡大學(xué)古哺乳動(dòng)物學(xué)博士后研究員Ornella Bertrand認(rèn)為,在現(xiàn)代動(dòng)物中,成年體型越大,孕育時(shí)間就越長(zhǎng)。例如,非洲象的妊娠期為22個(gè)月,而老鼠的妊娠期則僅為20天左右。當(dāng)世界末日來(lái)臨,老鼠能夠更好地保持其種群數(shù)量。
除了妊娠期以外,更大的身體通常需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)達(dá)到性成熟,而這是恐龍沒(méi)有成功的另一個(gè)原因,尤其是較大的恐龍?!八鼈冃枰喈?dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能成長(zhǎng)為成年體。對(duì)于像霸王龍這樣的生物來(lái)說(shuō),則需要大約20年,這并不是說(shuō)它們成長(zhǎng)緩慢,只是它們的成年體實(shí)在太大了,以至于它們需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能步入成年期?!辈剪斔_特說(shuō)道。
「打個(gè)地洞」
哺乳動(dòng)物能夠在小行星的撞擊余波中幸存的另一個(gè)線索,來(lái)自于在古新紀(jì)及之后生物的奇怪身體形狀。Shelley分析了一些保存良好的腳踝骨化石,以探查古新世早期哺乳動(dòng)物與現(xiàn)代哺乳動(dòng)物之間的相似之處。
"我們發(fā)現(xiàn)古新紀(jì)的哺乳動(dòng)物很奇怪,它們與現(xiàn)代哺乳動(dòng)物不同。不過(guò),它們都有非常厚實(shí)、強(qiáng)壯的形態(tài)。"

據(jù)Shelley所述,這些哺乳動(dòng)物擁有壯碩的肌肉和厚重的骨骼,與如今的地棲和穴居物種極為相似。由此假設(shè),大滅絕的幸存物種們多半都善于在地下挖掘避難所:無(wú)論森林火災(zāi)還是核冬天,對(duì)它們而言,或許只是一次冬眠而已。
簡(jiǎn)而言之,因?yàn)樾掖嬲邆兌己軓?qiáng)壯,他們的后代也繼承了他們強(qiáng)壯的體形。Shelley說(shuō):"在古新世那1000萬(wàn)年的時(shí)期,即便是生活在樹(shù)上的動(dòng)物,也是非常壯碩的。"
Bertrand認(rèn)為:如果哺乳動(dòng)物真的選擇了地下生活,無(wú)論是親自打洞還是“借用”其他動(dòng)物的地下庇護(hù)所,它們的敏捷性都會(huì)顯著降低。她說(shuō):"我們能夠肯定,當(dāng)時(shí)的森林環(huán)境已經(jīng)崩潰了,樹(shù)棲動(dòng)物的棲息地也因此蕩然無(wú)存。基于這一前提,我們得出假設(shè):靠敏捷謀生的動(dòng)物數(shù)量會(huì)有所削減。"
Bertrand計(jì)劃對(duì)當(dāng)時(shí)哺乳動(dòng)物的內(nèi)耳骨進(jìn)行研究,所得出的結(jié)論將能夠驗(yàn)證“哺乳動(dòng)物在災(zāi)后進(jìn)軍地下”的假設(shè)。內(nèi)耳對(duì)平衡至關(guān)重要,如果一種動(dòng)物善于完成精細(xì)且敏捷的運(yùn)動(dòng),精密的內(nèi)耳骨結(jié)構(gòu)會(huì)提供必要的證據(jù)。換言之,對(duì)于強(qiáng)壯的挖掘者來(lái)說(shuō),敏捷性是非必要的特質(zhì)。
不過(guò),Bertrand指出,僅僅依靠骨骼結(jié)構(gòu)的研究,并不能完全斷定動(dòng)物是否具備敏捷性。今年的英聯(lián)邦運(yùn)動(dòng)會(huì)讓她印象深刻:"我看見(jiàn)體操運(yùn)動(dòng)員做出了難以置信的動(dòng)作,這很有趣。我們有相同的骨架,但我卻全無(wú)她們的靈巧。我想,也許敏捷只是一種能夠增加生存幾率的能力,但并不體現(xiàn)在骨頭上。"
「雜食之道」
植物,作為陸地食物鏈的重要一環(huán),它們中的大多數(shù)在小行星撞擊后就消亡了。因此,相較于較為挑食的生物,雜食性的哺乳動(dòng)物在災(zāi)后更具競(jìng)爭(zhēng)力。
Shelley說(shuō):"那些免于滅絕的動(dòng)物依靠不那么挑食的胃口活了下來(lái)。例如,家貓大小的鼠齒龍對(duì)捕食那些在大滅絕后數(shù)量稀少且分布零散的動(dòng)物情有獨(dú)鐘,但過(guò)于挑剔的飲食讓它們失去了自身的生態(tài)位。不過(guò),小型動(dòng)物能夠更快適應(yīng)新的飲食和生活方式,這是免于滅絕的小竅門(mén)。"
Brusatte補(bǔ)充道:"除了飲食多樣化的動(dòng)物外,一些特殊的群體也得到了命運(yùn)的眷顧,例如能夠吃種子的動(dòng)物。種子就是糧倉(cāng),面向所有能夠吃掉它們的動(dòng)物。這對(duì)霸王龍那樣的動(dòng)物來(lái)說(shuō)是個(gè)壞消息,進(jìn)化并沒(méi)有賦予它們吃種子的能力。但是對(duì)于有喙的鳥(niǎo)類和一些專門(mén)吃種子的哺乳動(dòng)物來(lái)說(shuō)...哇,感謝大自然的饋贈(zèng)。"
Brusatte繼續(xù)說(shuō)道:"除了供養(yǎng)災(zāi)后動(dòng)物,種子還能夠在核冬天消退時(shí)重建森林和其他植被。這些種子在土壤中存活下來(lái),并在陽(yáng)光再次恩惠大地時(shí)破土而出。"
「頭腦簡(jiǎn)單」
隨著古新紀(jì)的發(fā)展,生態(tài)系統(tǒng)逐漸得到恢復(fù),哺乳動(dòng)物開(kāi)始填補(bǔ)此前由非鳥(niǎo)恐龍占據(jù)的生態(tài)位。Bertrand說(shuō):"恐龍滅絕后,哺乳動(dòng)物迅速地變得多樣化,并在各方各面都有所不同。"
首先,它們的體型快速地膨脹起來(lái)。不過(guò),愛(ài)丁堡的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),在相當(dāng)?shù)囊欢螘r(shí)間內(nèi),哺乳動(dòng)物的大腦尺寸并沒(méi)有跟上身體的變化。
Bertrand說(shuō):"這一點(diǎn)極為重要,我們往往認(rèn)為智力是使人類生存并能夠主宰地球的原因。但從數(shù)據(jù)來(lái)看,大腦并不是災(zāi)后生存的決定性因素。"

事實(shí)上,在古新紀(jì)早期,擁有和體型不匹配的大容量腦部可能導(dǎo)致哺乳動(dòng)物處于不利地位。"問(wèn)題是,為什么要進(jìn)化出大容量的腦部?" Bertrand問(wèn)道:"實(shí)際上,一個(gè)大容量的大腦維護(hù)起來(lái)相當(dāng)昂貴。它需要養(yǎng)分來(lái)維持。如果沒(méi)有足夠的食物用于維持大腦,生物就會(huì)死掉。"
相反,變得又大又壯才是更有利的適應(yīng)。食草動(dòng)物外錐獸(可能是有蹄動(dòng)物的祖先之一)在大滅絕后的幾十萬(wàn)年內(nèi)達(dá)到了100公斤左右。在地質(zhì)學(xué)中,這只是一瞬間而已。Shelley說(shuō):"它們這么快就變得如此巨大,而且居然還開(kāi)始挑食了,這真的難以置信。而且,一旦出現(xiàn)了更大的食草動(dòng)物,更大的食肉動(dòng)物也隨之而來(lái)。"
Shelley繼續(xù)說(shuō)道:"還有許多神秘的哺乳動(dòng)物,它們的體型也迅速地膨脹起來(lái)。像紐齒類,它們很快就變得超級(jí)大。我們沒(méi)有挖到完整的紐齒類骨架,但是它們的頭骨有一顆大南瓜那么大??雌饋?lái),它們是那些變得矮胖并對(duì)挖掘習(xí)以為常的物種之一。它們有炯炯有神的小眼睛和巨大的牙齒,有點(diǎn)像嚙齒動(dòng)物,但我們所知的僅此而已,它們真的很神秘。"
Shelley認(rèn)為,在災(zāi)后重組階段迅速出現(xiàn)的這些哺乳動(dòng)物被學(xué)界忽視了很久。"它們被認(rèn)為是古老、原始且常見(jiàn)的。事實(shí)上,它們與眾不同。它們的祖先在生物史上規(guī)模第二大的滅絕中幸存了下來(lái)。他們不僅僅是頭腦簡(jiǎn)單,只知道埋頭苦干的家伙。他們生存,并繁榮昌盛。"
「
"弱小和無(wú)知并非生存的障礙,傲慢才是。"
作家 劉慈欣
」
在許多方面,這些哺乳動(dòng)物逐漸取代了不可一世的挑食恐龍們留下的生態(tài)位空白。恐龍是白堊紀(jì)后期的霸主,但它們并沒(méi)有進(jìn)化出足夠的手段來(lái)應(yīng)對(duì)小行星撞擊后的世界。
Brusatte說(shuō):"太震驚了,像恐龍這樣的群體,存在了幾千萬(wàn)年之久,建立了如此的偉業(yè):它們進(jìn)化出了飛機(jī)和汽車一般大小的巨型生物...但這些都隨著地球環(huán)境的變化而煙消云散...它們只是無(wú)法適應(yīng)新的世界。"

這一事件的偶然性似乎讓愛(ài)丁堡科研團(tuán)隊(duì)感慨萬(wàn)千。
Bertrand說(shuō):"我們能夠活著不過(guò)是出于偶然...這顆小行星可能會(huì)錯(cuò)過(guò)地球,也可能會(huì)落在地球上另一片海洋中,而這些結(jié)果都會(huì)直接影響物種的選擇。當(dāng)想到這一點(diǎn)時(shí)...我不寒而栗。"
對(duì)此,Brusatte極為贊同:"它可能只是呼嘯而過(guò),也可能僅僅會(huì)剮蹭一下大氣層,又或者在接近地球時(shí)解體。它有無(wú)限的可能性,卻因?yàn)橛薮赖倪\(yùn)氣,筆直地撞向了地球。"
對(duì)于今天活著的哺乳動(dòng)物們來(lái)說(shuō),它們或許應(yīng)該為小行星當(dāng)初的選擇而感到慶幸。
水木未來(lái)丨視界 iss. 26
Credit@BBC |?Martha Henriques
"How mammals won the dinosaurs' world"