长多大,才能从大灭绝中逃生?
与大型动物相比,人类实际上体积很小。资料来源:CGsociety
目前,世界上最小的动物不到1厘米,而最大的动物只有30米。为什么在生物进化过程中,身体形状会有如此大的差异?较大的动物在平衡的条件下能生存得更好,但较小的动物在极端环境下能生存得更好。目前,在人为生态破坏造成的生物大规模灭绝中,动物的大小还能决定存活率吗?
有一次,当我在菲律宾宿务岛的奥斯洛布湾潜水时,我在球形珊瑚表面发现了一个小影子。经过仔细观察,我发现这是一种小鱼,特别是齿虾虎鱼属的虾虎鱼。它是世界上最小的脊椎动物之一,只有1厘米长,体重不足0.1克。它大约比我小一百万倍,但我们都有相应的脊椎动物基本结构:脊髓、骨骼、“大脑”、肾脏和肝脏。唯一的区别是我用肺呼吸,它用鳃呼吸。
虾和虎鱼
但我不是来奥斯洛布看虾虎鱼的。我离开珊瑚岛,游向大海。这时,太阳突然暗了下来,但不是因为云遮住了太阳,而是因为一条大鱼游过了我的头顶。这条鱼正是我正在寻找的鲸鲨——现在世界上最大的鱼。较大的成年鲸鲨重达34吨,是我体重的300多倍,而虾虎鱼和鲸鲨重8个数量级。
鲸鲨,现存最大的鱼
大尺寸的生存优势
一个多世纪以来,生物学家一直在研究动物体形的差异。他们发现大型动物有许多优点。大型动物更容易逃脱猎人的追捕。有些虾虎鱼超过6%的时间被猎杀,但是鲸鲨可以存活几十年,有时甚至可以逃离凶猛的虎鲨。此外,较大的动物可以将更多的资源用于繁殖。一只雌性虾虎鱼一生只能产250个蛋并孵化到幼虾虎鱼阶段,而一只雌性鲸鲨一生能产数百只长度超过半米的完全发育好的幼崽。
体型大对温血动物更有益。他们将有一个更好的身体表面积与体积的比率,这将使他们更容易保持体温。对于大型食草动物来说,肠的体积更大,可以更有效地消化肠内的纤维组织,但是食草动物在吃之前必须充分咀嚼植物。
世界上最大的双嘴蝠鲼宽达7米。
许多动物在进化过程中长大,这个过程也被称为科普夫泽,以19世纪美国著名古生物学家爱德华·德林克·科普的名字命名。最显著的例子是三叠纪中期(2.31亿年前),一种2米长的爬行动物进化成了恐龙。在接下来的1.65亿年里,恐龙进化成了历史上最大的陆地动物,如泰坦龙(37米长)和最大的陆地捕食者霸王龙。
另一个例子是鲸鱼和海豚等鲸目动物。这些海洋哺乳动物是从生活在4800万年前的印度的两栖动物和杂食动物——家猫大小的印度豹进化而来的。在那之后,它们逐渐进化成水生动物,并长得越来越大。到4100万年前,古老的鲸目动物巴西龙鲸有25米长。在过去的1000万年里,长须鲸的体型进一步增大,现在长须鲸亚目下的蓝鲸是地球上最大的动物。成年蓝鲸可以长到30米,重近200吨。
大规模灭绝需要多长时间?6
小尺寸的生存优势
既然体型有很多优点,为什么不是所有的动物都很大?一个原因是新物种在小动物中的出现会更快。最近,我和蒂莫西·坎波在菲律宾大学进行了一项理论研究。我们发现较小的动物往往数量更多。例如,虾虎鱼的数量远远超过鲸鲨的数量。这种数量优势使它们能够更快地形成新物种。
与绝对物理定律相比,生物学中的“定律”和“规则”不如物理定律严格。不是所有的生物都会遵循某种规则,所以Kopf是个例外。例如,中生代的鸟类在进化过程中没有选择增加它们的尺寸,因为它们的尺寸太大而不能飞行。在进化过程中,北美淡水鱼的体积甚至缩小了,这可能是因为它们迁移到的水域更小。
在古代的灭绝事件中,较小的动物也有更多的生存优势。人们普遍认为,白垩纪晚期的大规模灭绝是由6600万年前的陨石撞击造成的,当时太阳被完全遮挡,气温下降,生态平衡遭到破坏。灭绝彻底消灭了陆地上的恐龙。只有少数冷血动物幸存下来,如鳄鱼和乌龟。所有体重超过25公斤的陆地动物都灭绝了。
2.5亿年前的二叠纪末,大规模的火山爆发改变了大气的组成,杀死了地球上95%的海洋生物。大规模灭绝前的早三叠世生物多样性极其有限,二叠世所有类似牛的陆地爬行动物都消失了。这时,大陆上到处都有一种长着喙、大小接近狗的爬行动物——赖斯特龙。这种大型动物消失而小型和中型动物在灭绝期间存活的现象被称为“小人国效应”。
水龙
人类灭绝
不幸的是,大规模灭绝不仅是学术研究的一个古老时代,也是人类创造的一个大规模灭绝的时代。自从我们的祖先离开非洲,他们就一直在制造灭绝。起初,我们猎杀动物。后来,当农业发展时,我们开始通过改变动物的生活环境来制造灭绝。大约200年前,在工业革命开始后,我们燃烧的大量化石燃料已经改变了大气的化学成分。这导致了全球气候变化,并进一步改变了无数物种的生态环境。生物学家仍在讨论这些变化是否和之前的五次大规模灭绝一样大。
为了反映问题的严重性,一些人提议将现在的地质时代称为人类世。无论人类走到哪里,大型动物(体重超过25公斤)都会受到影响:我们的祖先可能在北美水獭和澳大利亚巨考拉(是现代袋熊的三倍大)的灭绝中扮演了重要角色。直到现在,人类不断的狩猎和环境变化给许多动物的生存带来了巨大的压力。就体型而言,大型动物会受到更大的伤害。最突出的例子之一是巨型儒艮的灭绝,儒艮是儒艮的近亲,儒艮以前生活在北极大西洋地区,1741年被发现,但在27年内被猎杀。
原始链接:https://aeon . co/ideas/is-big-ways-better-or-will-the-mini-inherit-the-earth
Pam Weintraub的文章
翻译,刘
校对,杨新洲
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