史前动物体型普遍偏大,和空气含氧量有直接关系吗?

科学探索菌


我们都知道很多恐龙的体型都十分巨大,比如侏罗纪时期的腕龙和梁龙类恐龙,其体长可达30~60多米,体重可达30~100吨,是地球生命史上出现过的最大的陆生动物。食肉的霸王龙体型也很巨大,体长可达13米,体重可达7~15吨,比如今的非洲象还要大一些,是有史以来最大的肉食性陆生动物。



恐龙生活的时代距离今天至少已经过去6500万年,其实在恐龙生活的时代以及之前的时期,不但是恐龙的体型可以长得特别巨大,其他的动物也很巨大,比如在3亿年前石炭纪,就是有很多巨型节肢动物,那个时候的蚊子就比现在的蚊子大3~5倍,蜘蛛像盆栽吊兰一样大,有的蜻蜓甚至有1米长,就像老鹰一样,千足虫可达1.55米,像条长蛇一样,有一种巨型蝎子的体长可达2.4米,而巨型蜈蚣的体长达2.6米,看起来都像条鳄鱼了,这类巨型昆虫在地球上生活了大约5000万年,在二叠纪的晚期消亡了。

那么这些史前动物的体型为什么那么大呢?其实不同时期的动物的体型大小是和当时的生态环境、气候、以及自身基因的演变有很大关系。

比如史前巨型昆虫,其主要的促成原因和当时空气的含氧量有很大关系,科学家们认为在3亿多年前的二叠纪时期,地球上的平均温度比较高,但更重要的是大气中的含氧量远比现在要高(空气中氧气含量约为21%),最高时可达35%左右。由于节肢动物都没有肺,它们主要依靠体表的呼吸孔完成氧气和二氧化碳的交换,较高的氧气含量可以保证昆虫的呼吸作用顺利完成。



巨型昆虫的成因也并非只和氧气含量有关,科学家们认为那个时候的气压也比现在要高,可以保证有足够的空气进入昆虫体内,这也保证了昆虫的躯体可以长得特别巨大,但是当氧气含量和气压下降了之后,它们就会面临供氧不足的局面,氧气含量无法支撑它们的巨大体型,所以它们的躯体就只有再缩小了。



但是恐龙巨大体型的成因就和昆虫不太一样,虽然一般认为恐龙时代的氧气含量也比现在要高一点,但差别不会太大,恐龙体型巨大的原因主要和当时的气候环境以及它们自身的基因特征有关。


在恐龙时代的侏罗纪和白垩纪时期,地球的平均温度也比较高,地球上大部分地方都温暖湿润,所以当时地球上植被非常茂密,这就可以养活大量的植食动物,而植食恐龙由于不缺乏食物来源,再加上它们还不具有抑制生长的基因,所以只要食物充足,它们的身体就会一直生长,因此年龄越长的恐龙的体型就会越巨大,以至于出现体长几十米,体重几十到一百吨的巨型恐龙。

白垩纪出现的霸王龙也一样,植食恐龙较多,那么霸王龙这种肉食性恐龙也就不会缺乏食物来源了,它也缺少完全抑制生长的基因,所以寿命较长的霸王龙的体型也会很大。

其实现在这样的情况依然存在,比如体型最大的蓝鲸等动物也和恐龙一样,它们也没有抑制生长的基因,若蓝鲸爱吃的磷虾等食物供应充足,那么它的体型也会一直生长,所以如今的蓝鲸也可以长到30多米长,体重100多吨。


科普大世界


史前动物大是个伪命题,也是一种错觉。

史前是一个很大的概念

史前是指我们人类进入文明前的那段时期,按照推算应该是7000多年以前。在这之前一共有5亿多年的时间。拿7000年的人类文明史对比5亿年的地质年代显然是不公平的。
地质时代表

大众多史前动物认知水平有限

由于史前动物都已经灭绝了,所以我们了解他们只能通过化石。但是对于大众来说他们了解史前动物更多是靠电影、电视剧、游戏、动漫、科普书籍之类的媒介,这些媒介追求的并不是严谨的科学性而是考虑销量问题,所以都会刻意地选择那些庞大的、强壮的、拉风的动物印在上面来介绍,久而久之就吸引了许多人气。渐渐地,大众就产生了史前动物都很大的思维。
侏罗纪公园

冰河世纪

小型动物的化石保存难

化石的形成需要很多方面的因素,保存化石的自然条件也是十分苛刻的,所以地球上尽管出现了许多动物但是能保存化石的动物少之又少。而小型动物相处大型动物,他们的体格较小,残骸容易被细菌分解,骨骼更容易破碎,保存更加难。因此很多小型动物的化石都保存的不如大型动物那么完整,也许更多的史前物种还未发现。
马门溪龙


动物的演化需要一个长期稳定的环境

我们前面说了,人类的文明史对比地质史是非常渺小的,我们所处在的时期在地质年代上叫全新世。全新世到今天为止也不过一万年左右,在更新世的仙女木事件后,许多动物都经历了地球的多次折磨最终灭绝,现在的动物基本都是那时幸存下来的史前动物,而不是新物种。而物种的演化需要一个很长的时间,而且需要稳定。恐龙所处的中生代气候比较舒适自然而然就可以演化出庞大的个体,而且这个时间也是经历了上千万年才形成,一开始他们也是无足轻重的小个子。我们要求全新世动物们演化出庞大的巨大强壮的个体未免太缘木求鱼、吹毛求疵、钻冰求火了。

更新世的动物

史前也是小型动物为主

其实无论哪个时代都是小型动物占主导,但是由于大众接触的媒介都是介绍大型的,而且化石也不容易保存,所以才会觉得史前动物都大。但是事实上史前也是小型动物占据主流。我们知道史前有霸王龙、腕龙、刃齿虎、洞熊、猛犸象、巨脉蜻蜓、邓氏鱼这些大个子。但是我们也要知道史前有三叶虫、星甲鱼、牙形刺、笔石、石燕、美颌龙、狮鹫角龙、胡氏耀龙、伤齿龙、原猫、始祖马、父猫这样远不如人类大的动物。

笔石
石燕
美颌龙
始祖马
牙形刺
星甲鱼

含氧量与体型无关

我们现在的大气含氧量是21%,实际上侏罗纪和白垩纪的大气含氧量与现在差不多,白垩纪有时候甚至更低,三叠纪末期甚至还更低。泥盆纪末期鱼类登陆时候的大气含氧量也是到不了20%,之前的奥陶纪和志留纪由于地上没有植物或者只有少量的植物,所以大气含氧量更低。地质年代中也就一个石炭纪的含氧量确实比现在更高,也确实因为这个原因演化出了节胸、巨脉蜻蜓这样的大型节肢动物。但实际上这个所谓的巨虫时代的虫子也没有纪录片里吹的那么大。


石炭纪森林
节胸
巨脉蜻蜓