出品:科普中国
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在生物灭绝之前 , 它们都得了同一种病 。
人固有一死 , 或是自然去世 , 或是染病而终 , 或是意外身亡 , 遗传因素和生活习惯影响着人类的寿命 。
与人类的死亡相似 , 自然界的生物也终会灭绝 。
如果把一种生物从出现到灭绝的时间 , 定为这个物种的"寿命"的话 , 那每个物种的平均寿命为400万年 。
然而 , 各个物种的寿命长短相差甚远 。 最长寿的物种寿命长达1.6亿年 , 而短寿的物种 , 例如人类所在的灵长类 , 只有100万年的寿命 。
17500个灭绝属的寿命分布 , 最长寿的5%属具有1.6亿年的寿命|图片来源:参考文献[1]自然的 , 就如同人们探究百岁老人长寿的秘密 , 科学家也对物种寿命问题兴致勃勃 。
从拉马克开始 , 在历经数个世纪的研究之后 , 科学家们发现 , 在很多生物灭绝之前 , 它们都得了同一种病——特化 。
特化 , 是指物种适应于某一独特的生活环境 , 对该环境适应而变得难以适应其他环境的现象 。
生物的特化就像人类经过学习特定的知识 , 在长大后从事不同的职业 。
当社会不需要某个职业时 , 该职业的人就会失业;同样 , 当环境改变 , 原本的温度 , 食物等适宜条件消失 , 特化的生物也会因为不适应新环境 , 导致数量减少甚至灭绝 。
图片来源:CovalentCareers地球上的物种 , 多多少少都有"特化"病 , 这是自然选择的结果 。
物种长期生活在某个特定环境下 , 适应该环境的个体生活得更好 , 能够留下更多的后代 。
一代又一代 , 适应当前环境的物种比例越来越多 , 而适应其他环境的数量就少了 。
在环境改变时 , 难以在改变后环境生存的生物就会大量死亡 。
从这个角度来说 , 特化就像是一种降低物种对环境变化抵抗力的疾病 。
它随着一代一代的自然选择传递 , 逐渐降低生物对环境变化的抵抗力 , 最终让生物死于难以适应温度 , 缺少食物 , 无法逃离危险等并发症 。
在物种寿命的末期 , 还会出现各种并发症的组合袭击 , 最终杀死物种 。
住的挑 , 吃得挑 , 冻死饿死少不了
特化导致的常见"抵抗力降低"症状 , 最主要的有狭温性、食性专一、共生与寄生、个体过大、生长发育缓慢和低生殖率 。
当一个物种出现了主要症状之一或更多 , 也就意味着这个物种的寿命不会很长了 。
"狭温性"的典型病例是北极熊 。 它们长期生活在低温的北极的冰盖上 , 以捕食海豹为生 , 因此演化出了厚实的保温皮毛和白色的保护色 , 让它们在北极如熊得雪 。
然而 , 皮毛的强大保温能力导致北极熊适宜温度范围狭窄 , 在气候变暖后便很难生存 。
在历史上 , 狭温性尤其对热带和寒带物种危害巨大 , 因为当地球环境变暖和变冷时 , 它们没有逃脱空间 , 而温带物种更可能随着温度改变转移阵地 。
只能生活在寒冷北极的北极熊 , 因为全球变暖导致冰盖融化而面临生存危机|图片来源:Wild For Life
因珊瑚虫死亡而白化的珊瑚礁|图片来源:Greenpeace△珊瑚虫只能适应26℃左右的水温 , 由于全球变暖 , 珊瑚礁处于灭绝边缘
得了"食性专一"病例的是剑齿虎 。 食性特化使生物只吃少数种类的食物 , 或是寄生在特定寄主身上 。
当它依赖的生物数量减少或消失时 , 也会导致其数量骤减甚至灭绝 。
在剑齿虎生活的更新世 , 大型、移动缓慢 , 但皮肤厚实坚韧的猛犸象和野牛等食物特别丰富 , 剑齿虎长长的剑齿能够穿透猎物的厚皮杀死猎物 。
然而 , 当更新世时期 , 大型植食性动物灭绝 , 剑齿虎缺少食物 , 也便随之一同灭绝了 。
"共生与寄生"包括各种共同生活的生物 。 如虫黄藻生活在珊瑚虫体内 , 为珊瑚虫提供营养 , 而珊瑚虫则为之提供无机盐 , 当虫黄藻因为温度过高死亡时 , 珊瑚虫也会因营养不足死去;寄生则是生活在特定生物上的寄生虫 , 当寄主灭绝时 , 寄生虫也免不得唇亡齿寒了 。
捕食大角鹿的剑齿虎|图片来源:Prehistoric Fauna△由于寒冷气候结束 , 厚皮的大型寒带动物难以生存 , 剑齿虎也随之灭绝 。
长得大 , 生的少 , 一到灭绝就难跑
在稳定的环境中 , 大个头更有优势 , 因为它们可以吃更大的食物 , 同时降低被捕食的几率 。 但大的个体需要更多的食物来维持自身 , 当环境恶化 , 食物减少 , 相比小个头 , 它们更容易被饿死 。
回顾白垩纪 , 翼龙是"个体过大"的典型病例 。 翼龙的翼膜结构使其在大型化上比起鸟类更有优势 , 但对于小个体的鸟类 , 它们的羽毛更加易于保温 , 个小也更容易在密林中移动 , 因此翼龙在与鸟类的竞争中变的越来越大 。
在晚白垩纪的桑托阶—坎帕阶动物群中 , 翼龙的尺寸远远超过了鸟类 。
白垩纪末期的翼龙翼展都在5m以上 , 最大的甚至达到11米 , 这导致它们在白垩纪末的灭绝中由于食物缺乏和风暴全军覆没 , 而小个体鸟类则活了下来 。
同样 , 在地史上最大规模的灭绝——二叠纪末大灭绝中 , 存活下来的生物几乎全在5cm以下 , 这说明在二叠纪末的环境更适合小个体生物生存 。
翼龙因个体过大而缺少小个体 , 在白垩纪灭绝中全部消失 , 鸟类接替了它们的位置|图片来源:参考文献[2]患上"低生殖率和生长发育缓慢"的病例是旅鸽 。 低生殖率 , 生长缓慢可以让每个孩子都得到亲代的良好照顾 , 提高下一代的成活率 , 在稳定的环境下能够促进生物数量的增长 。
而在灾难中 , 生物数量受到严重打击时 , 低生殖率和缓慢的生长发育会导致数量再难恢复 , 导致灭绝 。
19世纪 , 旅鸽是北美甚至可能是世界上数量最多的鸟类 。
在它们数量的鼎盛时期 , 一个鸟群能达到约1600米宽 , 480千米长的巨大规模 , 飞过村庄时遮天蔽日 。 但在短短不到百年内 , 因为人类捕杀 , 旅鸽从几十亿种群走向灭绝 。
究其原因 , 除了人类的杀害外 , 旅鸽的繁殖行为需要在群体内才可以进行 , 且一次仅产一枚卵 , 群体对其精心照顾 , 才有了"子子孙孙无穷尽也"的景象 。
然而 , 一旦遭到人类捕杀 , 生得少 , 无法补充群体的旅鸽便迅速灭绝 。
曾经繁盛的旅鸽群 , 因为人类的大量捕杀和自身的低生殖率而灭绝|图片来源:Bakersfield Californian浮游生物像股票 , 今天涨停明套牢
如同降低人类免疫力的疾病 , "艾滋病"一般 , "特化"并不会立刻杀死一个物种 , 而是通过降低物种对环境变化的抵抗力而减少物种的寿命 , 杀死物种的 , 是环境 。
不同的环境 , 杀死物种的症状也不甚相同 。
浮游生物是海洋中数量最大 , 也是最易取得的食物 , 只要一张嘴 , 吸进海水 , 便能将浮游生物吃进肚子 。
在这方便易取 , 取之不尽的馅饼的诱惑前 , 许多物种演化为以浮游生物为食 , 由此出现了一系列的特化症状:浮游、表层生活、滤食性以及低移动能力 。
近水楼台先得月 , 浮游和表层生活可以让物种接近浮游生物所处的位置 , 大口吞吃它们 。
如三叶虫中的球接子 , 将自己变成贝壳模样 , 在水中抓取食物;
菊石的幼体生活在水上层 , 以浮游动物为食;
【人类灭绝之后的动物|物种灭绝前有什么特殊的死亡讯息?】滤食则是把自己变成过滤器 , 像吸尘器一样将不善游动的浮游生物吸入口中 , 如蓝鲸和座头鲸;
低移动能力则病得更加严重 。
海百合和腕足动物为了节省能量 , 干脆动都不动 , 固定在一个地方 , 通过扰动水流或用触手对浮游生物直接进行海底捞 。
在环境优越的时候 , 浮游生物资源丰富 , 这些动物活得十分滋润 , 蓝鲸甚至靠吃磷虾吃成了世界上最大的动物 。
对球接子(特化捕食浮游生物的三叶虫)的复原 , 球接子灭绝于奥陶纪晚期|图片来源: ScienceDirect.com
捕食磷虾群的蓝鲸|图片来源:American Museum of Natural History△蓝鲸是地球最大的动物 , 以浮游生物为主要食物
然而 , 天上没有免费的馅饼 。
浮游生物对环境变化尤为敏感 , 一有风吹草动便会成片死亡 。
因此 , 每当到了环境恶化之时 , 依靠浮游动物为生的物种总是首当其冲 。
球接子灭绝于奥陶纪 , 而其它三叶虫大多数都生活得很好;菊石在白垩纪末的灭绝中消失 , 而它底栖的近亲鹦鹉螺则得以幸存;至于那些移动能力低的物种 , 更是只能躺着"等死" 。
腕足动物和海百合在二叠纪末的灭绝中近乎全灭 , 海百合只有能自由移动的类型活了下来 , 但也从此一蹶不振 , 直到现在 , 它们在海洋中仍然是边缘角色 。
古生代动物群(黑色)和现代动物群(白色)属的数量演化和灭绝率|图片来源:参考文献[3]△古老、特化的物种大多数已经灭绝 , 而长寿非特化的物种得以生存下来 。
但相对于陆地而言 , 海洋对"特化病"的包容度更高 。
早在对灭绝生物研究刚刚起步的时候 , 拉马克就推测海洋生物比陆地生物更不容易灭绝 , 因为海水对环境变化有更多的"缓冲" , 使海洋的环境比陆地更稳定 。
事实也是如此 。
海洋物种的生存时间明显比陆地物种生存时间长 , 珊瑚能够生存2500万年 , 贝类可以生存2300万年 , 而陆地上的马只能生存400万年 。
比起马来 , 更加"特化" , 飞行的鸟类只能生存250万年而已 。
至于那些十分特化 , 聚集了一大堆症状在身上的物种 , 寿命就更短了 。
组合症状接连出现 , 人类不能见死不救
除了上述的症状 , 特化的其他症状还有营养价值高(美味谁都想吃)、寿命长(老年抢占青年的生存空间)、形态和行为复杂(某个器官或生存环节出了问题就难以生存)、迁徙行为(一个迁徙地环境改变就无法生存) , 以及数量低、分布范围狭窄、丰富度变动剧烈(数量低时很容易降到危险水平)、季节性群集(容易被一网打尽)和遗传变异率低(面对环境改变难以有个体能存活)等 。
夏威夷蜗牛夜间活动 , 主要吃叶子上生长的真菌|图片来源:Wikipedia△夏威夷蜗牛因为数量低、分布范围狭窄 , 加上栖息地破坏和家鼠的袭击等 , 目前都已经濒危 。
有些症状可能单拿出来无伤大雅 , 但某些时候 , 两个或更多的症状聚在一起 , 便足以让物种宣判死刑了 。
大海牛于 1741 年在白令海峡发现 , 而在1768年便由于人类大量捕杀而灭绝 , 从被人类发现到灭绝 , 中间只隔了27年 。
大海牛消失的原因 , 除了自身 , 主要还是人类的贪婪 。
大海牛有诸多的特化症状 , 它们食性特化到仅以北极的海藻为食 , 在人类未到来时 , 巨大的体型使它们少有天敌 , 安然生活 。
然而 , 当环境变化——人类的捕杀开始 , 它们的特化便成为了种族灭绝的原因 。
它们狭温性 , 只适应寒带气候;数量少 , 只有1000-2000头;分布范围狭窄 , 仅限于白令岛与铜岛的近海水域;体型大 , 长达7.5米 , 繁殖能力差 , 生长缓慢;食性单一 , 只以海藻为主食 。
当人类杀死与之共存的海獭以获取毛皮时 , 海藻林失去了海獭的保护而大片减少 , 大海牛也随之变的食物缺乏 。
更重要的是 , 它们集中了"营养价值高 , 美味"和"行动能力差 , 好抓"两点在贪婪的捕食者面前几乎不可能存活的症状 。
大海牛的肉十分美味 , 可以保鲜很长时间 , 美味传说让大海牛成了欧洲船队一道不能错过的特色菜 , 然而 , 它们甚至不惧怕人类 , 在被人类捕捉时不会逃跑…
于是 , 在人类的捕杀之下 , 从被人类发现到灭绝 , 中间只隔了27年 。
憨态可掬的大海牛 , 因为肉味鲜美和移动能力差被人类捕杀而灭绝|图片来源:Pinterest而我们的国宝大熊猫 , 也是凭"本事"活成了濒危动物:只吃竹子 , 只分布在四川和陕西 , 寿命长 , 生得少 , 竹子开花就挨饿 。
但与大海牛不同的是 , 它们得到了人类的充分保护 , 成为世界的"团宠" , 数量也在不断回升 。
然而 , 在世界上 , 仍有许许多多的生物因为人类的环境破坏和杀害 , 从生活无忧变得数量减少、分布范围狭窄 , 甚至濒危 。
可爱的大熊猫因为人类的保护免于灭绝|图片来源:Global Times人得了疾病 , 医生不会见死不救 , 而是会千方百计延长他的寿命;在人类出现之后 , 人类的活动在各种层面上改变了环境 , 使特化病提前爆发 , 大大加速了物种灭绝的速度 。
对于得了特化病的物种 , 人类绝不能落井下石 , 以其生存能力差为由不加保护 。
毕竟 , 不要忘了 , 人类也是生物的一员 , 也是集大个体、低生殖、长寿命、生长缓慢、遗传变异率低于一身的高度特化的生物 , 还因现代生活患上了移动能力低 , 狭温性等更多的"特化病" 。
如果生存环境被破坏 , 失去了现代生活的人类 , 大多数都根本无法生存下去 。
保护特化的生物 , 也就是保护我们自己 。
我们人类 , "晚期智人"出现至今不到5万年 。
如果我们继续破坏环境的话 , 灵长类物种100万年的平均寿命 , 人类还能达到吗?
参考文献:
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