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爬行动物的保留地恐龙灭绝以后,哺乳动物至

来源:查理九世 时间:2021/12/27
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爬行动物曾经统治地球2.3亿年之久,在它们最为鼎盛的侏罗纪和白垩纪,恐龙统治大地,鳄鱼盘踞河湖,翼龙在天空中翱翔,鱼龙、蛇颈龙和沧龙相继称雄于大海。整个地球海、陆、空都由一个纲的动物统治,这在地质史还是头一次,也是至今唯一一次。

鳄鱼在恐龙时代就是淡水霸主了

距今约万年的白垩纪末期,一颗巨大的陨星降临地球,宣告了爬行动物时代的终结。恐龙、翼龙和沧龙都在这起大灾难中灭绝了,哺乳动物迅速崛起为新一代霸主。然而,鳄鱼没有随着一起灭绝,它们活了下来,并继续坚守淡水,成为爬行动物的“末代皇帝”,淡水也成为爬行动物最后一块“保留地”。作为进化先锋,哺乳动物的实力毋容置疑,到底是淡水太特殊,还是鳄鱼太厉害,哺乳动物缘何迟迟无法攻取淡水?

水对温血的天生敌意

我们注意到,在淡水里混得好的不光有鳄鱼,还有鳄龟、南美侧颈龟和三爪鳖等淡水龟类,以及欧洲鳇、达氏鳇、白鲟和湄公河巨鲶等大型淡水鱼。总之,淡水食物链的顶端都是些变温动物,哺乳动物中找不出可以与它们抗衡的,河马、淡水海牛以及水豚、河狸都是素食动物,水獭虽然吃肉,但和鳄鱼不在一个重量级。唯一吃肉的大家伙就是淡水海豚了,但它们只有4种,而且分布相当局限。

湾鳄“洛龙”,体长超过6米,重一吨多

为什么哺乳动物尤其是大型食肉的种类在淡水中如此凋零?最容易想到的原因是水和空气的不同自然特性。水的比热容是空气的三倍(即水每升高或降低一摄氏度,吸收或释放的热量是空气的三倍),这意味着水的蓄热能力比空气好,水温比气温稳定。比如说,在气温25℃左右的赤道和低至-50℃的南极,深海水温都保持在0~3℃。变温动物的体温和环境温度保持一致,栖息于水中可以避免接触极端高温或低温,更长时间在生理峰值下活动。

另一方面,这也意味着水的导热能力比空气强,热乎乎的生物在水中热量散失更快。恒温动物在任何环境中都保持着较高的体温,当我们身处水里,必须付出三倍的能量才能维持体温。

在陆地上,恒温的哺乳动物占尽优越之处:我们可以快速移动沉重的躯体,这会让大爬虫精疲力尽;我们可以在任何气温下保持活跃,无论昼夜或者冬夏,而爬行动物在低温下活动能力就会大打折扣。但当我们进入水里,这些优势反而成了劣势,仅维持体温一项就会令我们的能量入不敷出。

亚马逊河的淡水海牛

然而,水对温血的天生敌意,并不能阻挡哺乳动物征服世界的脚步,我们看看海洋里就知道了。目前海洋生活着约种海洋哺乳动物和80种海洋爬行动物,种类似乎差不多,但数量和在生态系统中的参与度有天壤之别。

种海兽中有鲸和海豚、鳍脚类、海獭以及海牛,其中鲸豚对海洋的适应性甚至不在鱼类之下,它们中包括当今海洋霸主虎鲸和最大的动物蓝鲸。而海爬80种中有70多种是海蛇,此外就是海鬣蜥和7种海龟,只占据狭窄的生态位。

为了减少热量散失,降低维持体温的成本,水生哺乳动物有的是办法。鲸、海牛和河马有厚厚的皮和脂肪层隔热,而且淡水海牛和河马只生活在热带。水獭用它那充满空气和油脂的皮毛隔热,它每天都梳毛以保持防水性能,同时提高代谢率,增加热量生成,淡水獭类的代谢率是同等体型下陆地食肉动物的1.5倍,海獭则是3.5倍。

“长江女神”白鱀豚

因此,单单水环境对温血的不友好无法阻止哺乳动物下水,哺乳动物已经征服了水,就像梅氏利维坦鲸(生活在中新世的一种古抹香鲸,有史以来最强大的海洋掠食者之一)和虎鲸在海洋里做的那样。

鳄鱼从未缺席

回顾进化史,哺乳动物出现于距今2.25亿年的三叠纪晚期,之后被恐龙压制了1.6亿年之久,到白垩纪末的大灾难来临之际,它们仍是一些夜间活动的、老鼠大小的食虫动物。陆地霸主恐龙被灾难清除了,这群小家伙抢占恐龙腾出来的生态位自然没问题,但要从鳄鱼手中夺取淡水霸权就是另一回事了。

恐龙时代

地球上的食物链可归纳为两大类:绿色食物链,以绿色植物的光合作用为基础;褐色食物链,以死亡的有机质有基础,短期内可不依赖于光合作用。陆地和浅海的生态系统都以绿色食物链为主,而淡水中褐色食物链占相当大的比例,深海则几乎完全是褐色食物链。

白垩纪末大灭世是由天外来客引起的,扬起的灰尘遮天蔽日不知多少年,光合作用几乎停止,以此为基础的绿色食物链随即崩溃,导致陆地和浅海的顶级掠食者恐龙和沧龙绝灭。然而,在绿色食物链崩溃后很长一段时间,仍有大量死亡有机质被冲进河道,褐色食物链一直维持着,养活了一些小鱼小蟹,鳄鱼就靠这些撑到了新生代的黎明。

恐龙时代的鳄鱼:帝王肌鳄,可长达10米以上

恐龙灭绝以后,哺乳动物用了万年的时间打败了试图复兴的爬行动物和同样在抢生态位的鸟类,成为大地的唯一主宰,然而鳄鱼却守住了淡水长达万年。

生理耐受力是关键

淡水生态系统由于生产力低、环境不稳定而且高度孤立等原因,实在不是适合长期孕育大型生物的地方。

首先是生产力低。水中植物产量比陆地上低,假设热带雨林单位时间内单位面积的初级生产力(植物产量)为,温带草原就是50,淡水只有10左右。由于水流的不稳定,浮游植物漂浮在水中随时面临各种危险,而大地则为植物的生长和繁殖提供了坚实可靠的基础。植物作为生产者,决定了整个生态系统的物种丰富度。在食物丰富的环境中,代谢率高且活动能力较强的哺乳动物占优势,而食物匮乏的环境相对适合代谢率较低的爬行动物。

食鱼鳄

然而,生产力低绝不是淡水中缺乏大型哺乳动物的主因。淡水植物产量虽低,但还是比海洋高,热带海洋初级生产力只相当于淡水的一半到三分之二。这是因为,淡水生物死后遗体被细菌、真菌分解,可以作为养料反哺植物,这点与陆地上类似;而海洋生物的遗体会落入海底,浮游植物根本吸收不到。

其次是环境不稳定。与陆地、海洋相比,淡水环境是极端不稳定的,洪涝、干旱和水质变差都是常有的事。因此,与陆地和海洋生物相比,淡水生物特别容易断粮。河流和湖泊几千年间就可能发生很大变化,仅以我国为例,近几千年来黄河发生了26次改道,古泗水和云梦大泽消失。几千年对人类来说很漫长,对生物演化来说只是一瞬间,陆地和海洋虽然会因板块漂移而发生改变,但在百万年的时间尺度上都还是相对稳定的。

最后也是最关键的,就是淡水系统的高度孤立。陆地和海洋也不见得总是那么稳定,但它们都是连续的;而淡水是孤立的,彼此间为陆地和海洋所阻隔。陆地某地环境变差了,动物可以迁往别处。海洋动物迁徙更方便,因为全球海洋都连成一片,而且游泳比奔跑省力。

塞伦盖蒂大迁徙

例如,每年5-9月是坦桑尼亚塞伦盖蒂草原的旱季,青草枯萎,成千上万的斑马和牛羚就迁徙到肯尼亚的马赛马拉保护区,到10月雨季来临再迁回来。受上升洋流的影响,南极海域养料富足,浮游生物繁盛,这里每年夏天都吸引大量的鲸和海豹前来觅食。

相反,一旦某个河湖消失,里面的生物就会遭到灭顶之灾。偏偏在三大系统中,淡水还是最容易在短时间内发生重大变化的。

基于上述原因,大型动物要想在淡水中长期生存,必须具备两个本领:一是迁徙到安全避难所的能力,二是抗饿或开发新食物资源的能力。

淡水哺乳动物除海牛和海豚外都具备跨越陆地迁徙的能力,淡水海牛和海豚可以到河流入海口暂避,而且它们只生活在最稳定的几条大河——亚马逊河、长江等。河马、海牛的代谢率异常低,如河马只需要吃相同大小的纯陆生食草动物(犀牛)的一半就足以满足需求了。水獭是高度机会主义的捕食者,除鱼虾蟹外,还可以捕食青蛙、鸟类和啮齿动物。

尼罗鳄

然而,将这两方面本领结合并发挥到极致的,还是我们今天的主角——鳄鱼。鳄鱼既能跨越陆地,又能在海里长途跋涉,迁徙能力比任何一种水栖哺乳动物都强。如果到处都找不到水源,它们还有最后一招看家本领,就是在河底的淤泥里挖洞(有时深达8-10米!),在洞里等待雨水的降临。

作为变温的爬行动物,鳄鱼代谢率很低,它们只需要少量食物就可以生存很久,这也是大型哺乳动物不具备的能力。成年鳄鱼可以不吃不喝,躲在淤泥下几个月不会饿死。这种非比寻常的生理耐受力,就是鳄鱼征服淡水的关键。

泽鳄

现在回答为什么淡水中缺乏大型食肉兽类。河马和海牛为适应淡水生活,将自己的代谢率降得很低,但它们是食草动物,食物唾手可得,食肉兽类就必须保持像水獭那样的高代谢率才能抓住鱼虾蟹,并兼顾维持体温。而淡水中食物匮乏且非常不稳定,很难养活大型食肉兽。

因此,哺乳动物用了万年,都未能从鳄鱼手中夺得淡水。进化史上至少有两次食肉兽试图向淡水中扩张,分别是鲸和食肉目。最终,鲸选择去了海洋,而食肉目的水獭选择了小型化。

滑獭在捕鱼

了不起的鳄鱼

鳄鱼远比人们想象的了不起,这是一种把对淡水的适应进化到极致的古老生物。鳄鱼也想过向更广阔的空间扩张,演化出过一些海鳄和陆栖鳄,但都失败了。同样,在淡水里也没有什么动物能竞争得过鳄鱼。从三叠纪末年植龙灭绝开始,鳄鱼就是淡水霸主了,到今天已经有两亿年。

哺乳动物称霸陆地至今只有几千万年,以目为单位看的话,已经换了好几波霸主,从偶蹄目到鬣齿兽目,再到食肉目,现在是灵长目(人类)。地质史上从来没有一个超目的动物能称霸一方长达两亿年之久,鳄鱼创造了一个奇迹。蜻蜓、蟑螂和蝎子虽然已经出现三亿年了,但它们都是存在感很低的小动物,鳄鱼可是堂堂一方霸主!

如果把人类也考虑在内,哺乳动物最终还是征服了淡水。20世纪以来,由于滥捕滥杀、栖息地破坏和鳄皮贸易等原因,两亿年屹立不倒的淡水霸主如今正陷入绝境,奥利诺科鳄、古巴鳄、暹罗鳄、食鱼鳄和扬子鳄等多种鳄鱼目前已经极度濒危。

扬子鳄

大型猫科动物成为兽中之王只有万年历史,而鳄鱼的淡水皇帝已经做了两亿年了,从这个角度来说,鳄鱼是比狮、虎更值得人们尊重的王者。但事实上,因其貌不扬,鳄鱼一直以来饱受人们的世俗偏见,一些人看到老虎捕猎的镜头就感叹老虎的美丽与强大,看到鳄鱼捕猎就大骂残忍,甚至咒骂鳄鱼灭绝。鳄鱼,需要人类的

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