巨獸時(shí)代：探索動(dòng)物巨化之謎

冉浩

自5億多年前開(kāi)始，遠(yuǎn)古生物的種類迅速增多，進(jìn)入了一個(gè)嶄新的紀(jì)元。從無(wú)脊椎動(dòng)物開(kāi)始，到魚形動(dòng)物，再到兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物，直至今天的哺乳動(dòng)物，動(dòng)物界從來(lái)就沒(méi)有缺少過(guò)大型、巨型的動(dòng)物，甚至還曾出現(xiàn)過(guò)老鷹般大小的昆蟲。但有趣的是，在地質(zhì)歷史的長(zhǎng)河中，巨獸們?nèi)缱唏R燈般湮沒(méi)，留下的反而是小型的后輩。那么，又有哪些巨獸出現(xiàn)過(guò)，它們又因何滅絕？體型的大小又起了什么樣的作用呢？

洪荒巨種

早在寒武紀(jì)（5.41億～4.85億年前），還沒(méi)有今天的各種高等動(dòng)物，各種奇形怪狀的蝦蟹類動(dòng)物橫行無(wú)忌。這是它們的全盛時(shí)代，即使在淺海都有體長(zhǎng)超過(guò)1米的奇蝦，這樣的景象在今天是無(wú)論如何也看不到的。甚至在距今2.5億年前的時(shí)候，還出現(xiàn)了2米多長(zhǎng)的大家伙——巨型羽翅鱟，它們?nèi)壕樱珒礆堉翗O，甚至同類相食。但是蝦蟹類并非這個(gè)時(shí)代最大的生物，我們?cè)诨性?jīng)發(fā)現(xiàn)過(guò)一些巨大的海螺的殘片，最初估計(jì)可能有11米長(zhǎng)，現(xiàn)在看來(lái)多少有些夸張了，但至少也有6米，而且只是貝殼的長(zhǎng)度。它們極可能是海洋中的掠食者，在它們面前，即使最大的蝦蟹也只是個(gè)小家伙……

昆蟲也在隨后出現(xiàn)，其中出現(xiàn)在距今3億年前的古蜻蜓令人印象深刻，它的翼展可以達(dá)到71厘米，是已知最大的原蜻蜓目。可以想象，這些兇猛的掠食者游曳在古地球沼澤和森林的上空，迅猛地落在疏于防范的動(dòng)物頭頂。由于體型很大，它們幾乎可以捕食當(dāng)時(shí)所有的昆蟲，甚至能夠捕獵一些小脊椎動(dòng)物。

就在這些原始動(dòng)物統(tǒng)治的時(shí)代，我們的祖先，擁有脊椎的動(dòng)物開(kāi)始悄然崛起。首先崛起的是魚形動(dòng)物，它們?cè)趽碛辛恕跋掳停ㄏ骂M）”之后，強(qiáng)大的咬合力將它們推上海洋獵食者的頂峰。生活在3.8億～3.6億年前的鄧氏魚長(zhǎng)達(dá)10米，是當(dāng)時(shí)最大的海洋捕食者。之后，隨著更先進(jìn)的鯊魚和硬骨魚類的出現(xiàn)，它們從小到大，逐漸成為海洋的霸主，原始的鄧氏魚開(kāi)始走上絕路。在水陸交接處，兩棲動(dòng)物崛起并且成長(zhǎng)為巨型動(dòng)物，比之今天巴掌大小的蛙類等，古引螈可以長(zhǎng)到2米長(zhǎng)，而它的后輩、距今約2.7億年的普氏鋸齒螈體長(zhǎng)可以達(dá)到9米！

之后，接管星球的便是另一類爬行動(dòng)物——恐龍，這些巨獸和翼龍、魚龍等在一起，足足統(tǒng)治了地球1.6億年之久，直至6500萬(wàn)年前的大滅絕事件，唯一留下的后輩便是今天的鳥類，但體型已經(jīng)差了太多……

巨化利弊

從動(dòng)物進(jìn)化史中，我們可以發(fā)現(xiàn)一條規(guī)律：所有巨獸最終都走向了衰亡，無(wú)一幸存至今，而幸存者恰恰是小型的同類。從生物進(jìn)化的角度來(lái)講，適度增大體型確實(shí)是進(jìn)化的趨勢(shì)，有一個(gè)“體型增大定律”被進(jìn)化生物學(xué)家所認(rèn)可，它的前半部分內(nèi)容是，在進(jìn)化的每一個(gè)小分支中，都是從小體型開(kāi)始，然后逐漸增大，直到最大體型。

關(guān)于動(dòng)物體型增大的原因，眾說(shuō)紛紜。一般認(rèn)為，處于上升期的生物類群，較同時(shí)期的其他物種更先進(jìn)，生命力更強(qiáng)，在新的環(huán)境中獲得了豐富的食物，或者開(kāi)辟了新的食物資源，隨著繁殖，數(shù)量增加到一定程度后，競(jìng)爭(zhēng)加劇，這時(shí)有幾種機(jī)制會(huì)推動(dòng)動(dòng)物體型增大。

第一個(gè)機(jī)制是，增大體型可以使動(dòng)物在與利用相同生存資源的物種競(jìng)爭(zhēng)時(shí)獲得武力優(yōu)勢(shì)，從而在這條道路上繼續(xù)進(jìn)化下去；第二個(gè)機(jī)制是，有些還未開(kāi)發(fā)的生存資源可能只有大體型才能獲取，一些物種為了利用這些資源而增大體型，其代表就是開(kāi)發(fā)樹(shù)冠資源的長(zhǎng)頸鹿；第三個(gè)機(jī)制是，適度增加體型可以提高奔跑的速度和耐久力，對(duì)捕食者而言可以提高捕食的成功率，而對(duì)獵物而言則可以增加逃生的概率；第四個(gè)機(jī)制是，巨型化對(duì)食草動(dòng)物來(lái)講可以起到保護(hù)作用，減少獵食者對(duì)它們的傷害，這也是陸地上最大的動(dòng)物都是食草動(dòng)物的原因。

但大型化也要面臨相應(yīng)的問(wèn)題，如體重達(dá)7噸的非洲象能推倒樹(shù)木，搬動(dòng)超過(guò)一噸的重物，但這只相當(dāng)于50千克的人搬動(dòng)10千克的物體，而我們幾乎可以移動(dòng)和自己等重的物品，從這個(gè)角度來(lái)講，大型動(dòng)物被“虛弱化”了。高大的身體和巨大的體重將給它們包括骨骼、關(guān)節(jié)和心臟在內(nèi)的身體帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，使得單位體重的行動(dòng)能力減弱。而體積越大，相對(duì)表面積越小，熱量將無(wú)法及時(shí)散出，很可能引起恒溫動(dòng)物體溫過(guò)高。為了防止此類事情發(fā)生，大象、河馬等動(dòng)物體表很少有毛，目的就是為了加快散熱。同樣的原因，它們的肺部和消化道將因缺少足夠的交換面積而出現(xiàn)問(wèn)題。

事實(shí)上，對(duì)物種來(lái)講，使身體變大遠(yuǎn)比變小要困難，每一次增大體積都必須解決相應(yīng)而來(lái)的困難，而且困難會(huì)越來(lái)越大，這需要足夠長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)積累基因突變。更有研究表明，我們所在的靈長(zhǎng)目動(dòng)物的體態(tài)特殊，是哺乳動(dòng)物中最難增大的，化石記錄也證明我們從先祖開(kāi)始，就是增大最慢的。

沒(méi)落之始

但是，“體型增大定律”的后半部分卻不怎么美好——當(dāng)物種體型達(dá)到最大以后，接下來(lái)往往就要面臨滅絕。

如果關(guān)注滅絕事件，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)每次都伴隨著環(huán)境巨變，為什么環(huán)境變化更容易給這些大型動(dòng)物以打擊呢？目前有這樣一些假說(shuō)：一是認(rèn)為環(huán)境變化會(huì)對(duì)植物造成影響，往往使植物的生產(chǎn)力降低，還會(huì)引起植被的演替——那些巨大的動(dòng)物因此無(wú)法獲得足夠的食物而死亡；二是由于大型動(dòng)物所需的生存資源多，它們的領(lǐng)地更大，這必然導(dǎo)致種群密度降低，一旦環(huán)境惡化，種群密度下降的情況就會(huì)被嚴(yán)重放大，個(gè)體相遇困難，繁殖機(jī)會(huì)減少或發(fā)生近親繁殖，后代適應(yīng)性因此減弱，種群走向滅亡。

我國(guó)著名古生物學(xué)者裴文中先生認(rèn)為這一觀點(diǎn)還需要修正，他以大熊貓和豺的處境為例，現(xiàn)在這兩種動(dòng)物都已瀕臨滅絕，但它們并非是在體型最大的時(shí)候走上絕路的，因?yàn)樗鼈儸F(xiàn)在都比最鼎盛時(shí)的體型小了一些。因此，裴先生提出的觀點(diǎn)是，動(dòng)物在體型開(kāi)始由大變小的過(guò)程中發(fā)生滅絕。對(duì)此的解釋是，當(dāng)一個(gè)物種適應(yīng)性減弱或者受到競(jìng)爭(zhēng)壓力時(shí)，它包括食物在內(nèi)的生存資源減少，不足以維持鼎盛時(shí)期的體型，因此隨著體型的減小，群體也開(kāi)始衰敗。

不得不承認(rèn)，隨著現(xiàn)代人類的活動(dòng)，我們正在改變著環(huán)境，污染物的排放和溫室氣體造成的氣候變暖正是其代表。尤其是溫室效應(yīng)，正深刻影響著地球氣候，隨著全球平均氣溫的升高，冰川融化，洋流因此受到影響，進(jìn)而造成了各地小氣候紊亂，出現(xiàn)了許多極端情況，如冬天更冷、夏天更熱。動(dòng)物的生存資源也受到了影響。新加坡國(guó)立大學(xué)生物學(xué)家大衛(wèi)·比克福德曾估計(jì)，全球平均氣溫每上升1℃，植物體型可能縮小3%～17%，而動(dòng)物體型縮小的比例可達(dá)6%～22%。

至于人類，很可能也無(wú)法置身事外。有學(xué)者認(rèn)為，如果繼續(xù)任由其發(fā)展下去，在幾萬(wàn)年的時(shí)間內(nèi)，人類和許多大型哺乳動(dòng)物的體型都可能縮小一半，如果沒(méi)有在縮小的過(guò)程中滅絕的話，那時(shí)人類的身高將只有1米左右——這大概不是一個(gè)好消息。