为什么以前(侏罗纪)的动物体型普遍那么大只现在去很小?

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在大家的印象里,史前时代的动物都要比现在大,特别是恐龙时代,那些巨型的蜥脚类恐龙动辄就有30多米长,70吨重。

图注:阿根廷龙与大型公共汽车的对比,图片来自网路


恐龙时代,也就是中生代,的确是巨型陆生动物的时代,特别是从侏罗纪到白垩纪时期,蜥脚类恐龙中出现了许多巨人级的物种,比如我们熟悉的阿根廷龙(Argentinosaurus)和巴塔哥巨龙(Patagotitan),体长超过35米,体重80吨;我们中国发现的巨型汝阳龙(Ruyangosaurus giganteus),体长超过36米,体重超过60吨等。

图注:阿根廷龙的巨大化石,图片来自网路

图注:巴塔哥巨龙的巨大化石,图片来自网路

图注:巴塔哥巨龙与人类的体型对比,图片来自网路

图注:巨型汝阳龙生态复原,作者:赵闯

蜥脚类之所以能够变得如此巨大有众多的原因,几个主要原因包括:第一,蜥脚类恐龙没有限制生长的基因,所以只要它们活着就会不停的生长,越是长寿的个体,就越大;第二,当时地球上的气候适应,生长有大量的植物,足够蜥脚类恐龙填饱肚子,食物越丰富,营养越足够,也就越容易变得巨大;第三,当时地球的含氧量比今天高;第四;对抗食肉动物的需要,恐龙时代生活着许多巨大的食肉恐龙,它们是蜥脚类恐龙的死敌。为了对抗食肉恐龙的威胁,蜥脚类恐龙演化出更大的体型,身大力不亏嘛;第五;稳定的环境,恐龙时代不仅气候适应,而且环境比较稳定,上亿年没有发生过大规模的灾难,大型恐龙更容易生存并且将基因传递下去。以上便是蜥脚类恐龙为什么为变得那么大的一些原因,它们之所以能够成为地球有史以来最大的陆生动物,是内因外因共同作用的结果。

图注:恐龙生活在黄金时代,图片来自网路

与恐龙时代相比,今天陆地上最大的动物就要小得多。非洲草原象是今天陆地上最大的动物,其平均体长4米,肩高3.2米,体重6吨,比大型恐龙小得多。在哺乳动物的历史上也出现过巨人,比如纳玛古菱齿象和天山副巨犀。其中的纳玛古菱齿象(Palaeoloxodon namadicus)包括象牙的长度可达10米,肩高5.2米,体重22吨;而天山副巨犀长9米,肩高4.5米,体重16至20吨。即便是放在恐龙时代,纳玛古菱齿象和天山副巨犀也是大家伙啦。

图注:纳玛古菱齿象与人类的体型对比,图片来自网路

图注:天山副巨犀与人类的体型对比,图片来自网路


为什么哺乳动物就无法长到蜥脚类恐龙那么大呢?因素很多:比如有限制生长基因,不断变化的环境,食物的不足,本身新陈代谢率很高等等因素。当然,很多门类中的巨型动物都是因为我们人类的捕杀而灭绝的。

最后要说的是,已知最大的动物其实就生活在今天的地球上,它就是蓝鲸,大个体的蓝鲸体长达到30米,体重150吨,比恐龙还要大哦!

图注:上世纪初在南极海域捕获的体长28米的蓝鲸,图片来自网络


古生物探索


侏罗纪的恐龙确实很大。最大的是中加马门溪龙,体长35米,体重60-75吨;超龙有32-35米、30-45吨;而地震龙、长颈巨龙、腕龙、雷龙和梁龙,体长都可以超过20米,体重有二三十吨。侏罗纪最大的食肉恐龙是食蜥王龙和蛮龙,有11-12米长,重约7吨。

发现于我国准格尔的中加马门溪龙

需要注意的是,大家耳熟能详的霸王龙、阿根廷龙都不出现在侏罗纪,而在之后的白垩纪。

侏罗纪的动物普遍那么大吗?

显然不是。就拿恐龙来说,最小的胡氏耀龙不计尾羽只有25厘米,生活在侏罗纪早期和中期。第二小的短羽始中国羽龙只有30厘米,生活在晚侏罗纪。这些都产自我国,是恐龙中的袖珍种类,也是原始鸟类的近亲。

胡氏耀龙

当然,不能忘了侏罗纪时期我们哺乳动物的祖先早就出现了,普遍只有耗子大小。可见,无论在哪个时代,动物都是有大有小,而且小动物占绝大多数。

侏罗纪为什么存在那么大的动物?

侏罗纪之所以出现那么大的动物,实际是动物演化的必然。根据进化理论,大动物比小动物更具有生存优势,能得到更多繁殖机会,因此在稳定的环境下,动物就会变得越来越大,这叫做“柯普法则”。

侏罗纪霸主:蛮龙

另外,侏罗纪从2亿年前到1.45亿年前,是个很长的过程,这期间环境比较稳定,尤其是1.8亿年前中侏罗世开始以后,气候保持温暖湿润,对爬行动物来说极为适宜,于是孕育了众多巨型爬行动物。

新生代的动物比侏罗纪小吗?

有人拿现在动物和整个侏罗纪比,这是不公平的,因为侏罗纪是个长达5500万年的时间段,现在只是一个时间点。从6600万年前恐龙灭绝至今,还是出现了很多大家伙的。例如安氏中兽、巨犀、猛犸象、巨型短面熊和刃齿虎等等。其中巨犀是有史以来最大的哺乳动物,重达20吨以上;南美短面熊是最大的食肉兽类,体重有两三吨。

看起来陆地哺乳动物没长到恐龙那么大,主要是新生代气候不太稳定。先是经过了古新世—始新世极暖事件,从4900万年前“红萍事件”以后开始转寒。因此在距今3400万年前发生了一场灭绝事件,把巨犀和安氏中兽,以及有史以来最大的鳄鱼普鲁斯鳄,有史以来最大的蛇类泰坦蟒都给灭掉了。

安氏中兽

泰坦蟒

之后地球一直在变冷,一直到极寒的更新世,也就是我们常说的冰河世纪,当时地球上生活着猛犸象、短面熊、剑齿虎等巨兽。不料距今12000年前冰期忽然结束,这些巨兽又因不能适应环境而灭绝了。

假如说给这两批巨兽足够的时间,它们是有希望长得和恐龙一样大甚至更大的。我们今天海洋里最大的动物蓝鲸,也是地球有史以来最大的动物之一,和侏罗纪的巨型鱼龙差不多大。有史以来最大的海洋掠食性动物巨齿鲨、梅尔维尔鲸和今天的抹香鲸,也比恐龙时代任何一种掠食性鱼龙、沧龙和上龙更大。

蓝鲸

侏罗纪的动物大是因为氧气含量高?

一直有说法称侏罗纪的动物大是因为当时大气中含氧量高,这是一个在网上流传已久的谣言。下面看一下近十亿年来地球大气氧含量的变化,侏罗纪开始的时候(2亿年前)大气中氧气含量只有15%,到结束的时候(1.45亿年前)上升到23%,而我们今天是21%,整个新生代一直都是21-26%,比侏罗纪高。这足以说明恐龙的巨大和氧气毫无关系。

近十亿年来地球大气氧含量的变化

如上图所示,史前的确有一个时期大气含氧量极高,但不是恐龙时代,而是古生代石炭纪,当时大气含氧量达到了35%,昆虫都比现在大好多,蟑螂大的像猫,蜻蜓有海鸥那么大。昆虫没有专门的呼吸器官,气体交换效率比较低,它们需要很高的氧气含量才能支持较大的体型。而恐龙和哺乳动物都是肺呼吸动物,体型大小已经完全摆脱了大气含氧量的限制。

石炭纪的巨型蜻蜓

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有史以来最大的动物是现在生活的蓝鲸。科学家认为许多大型动物,从猛犸象到穴居熊,地面树懒和新西兰的大型食肉鸟类都被人类猎杀到灭绝。一些科学家认为侏罗纪时代恐龙和当时其他大型动物的存在部分是因为那时空气中有更多的氧气。



食物的可获得性在体型的进化中起着重要的作用,所以最终我们会说植物等生产者是限制因素。例如,在侏罗纪时期,海平面剧烈波动。当时的中国位置有能力生产足够的植物来养活大型蜥角类恐龙、角龙和食肉恐龙等动物。但是随着海平面的上升,这些动物会经历急剧增加的食物竞争,最终迫使大部分或全部动物离开这个地区,让剩下的动物挨饿。

有大量证据表明不同地质时期的气候变化,包括恐龙统治的中生代。一般来说,温度、推断的植物生产力和食草动物的最大体型之间有很强的相关性。食草动物的大小和掠食者的大小之间也有很强的相关性,尽管这也受到掠食者行为的影响(例如,群猎)。



我很难找到像蜻蜓和蜈蚣这样更大的巨型爬虫,因为那里有更多的氧气。现在对于海洋动物,对巨齿鲨和今天的鲨鱼进行了比较。是的,差别很大。至于陆地上最大的动物大象和侏罗纪时代的恐龙没有可比性。



现在恐龙在那里,但是为什么大多数恐龙不像今天的蜥蜴?因为如果你拿走一只壁虎,把它放大20倍,它就不能行走了。


军机处留级大学士


这是由于气候环境所决定,恐龙时代,地球海洋,陆地动植物茂盛,大气含氧量很高。当时的大气环境本身就很适合大型动物的生存,且大多地方植物茂盛,环境湿润,饿不着。


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