作者:V. Louise Roth 来源:PNAS 发布时间:2015/12/4 10:12:21
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剑齿虎大战猛犸象
科学家重建史前植食动物和食肉猛兽关系

 

大型史前肉食动物会捕食猛犸象幼崽和大型植食动物。图片来源:MAURICIO ANTON

一度曾活跃于北美大陆的乳齿象、猛犸象和巨型地面树懒等动物体型庞大,因此科学家一直推测,史前肉食动物很难与它们抗衡。但是一项新研究表明,一度曾在北美大陆漫步的狮子和剑齿虎的确曾攻击过这些大型猛兽,并且还导致其种群数量大幅减少。若如此,这些肉食动物对于古生态系统的影响可能比此前认为的要大得多。

“这是一篇地标性的研究成果,它把关于这个问题的非同寻常的大范围证据集合在一起。”美国加州大学圣芭芭拉分校古生物学家John Damuth说,他并未参加此项研究。

关于大型植食动物不会受到捕食者攻击的科学观点可以追溯到达尔文本人。在其1859年的《物种起源》一书中,这位著名的自然科学家写道:“……大象和犀牛,这两种动物皆不会受到食肉猛兽的攻击。即便是印度虎也鲜少有胆量袭击处于母象保护之下的幼象。”但是Blaire Van Valkenburgh并不确定这种观点绝对正确。“我说,我不相信这种观点。”这项新研究的作者、加州大学洛杉矶分校古生物学家Van Valkenburgh说。猛兽在攻击成年猛犸象时可能会三思而后行,但对于猛犸象幼崽来说就是另一回事了。

为了了解古食肉猛兽的捕食能力,Van Valkenburgh和同事首先要弄清在距今250万年前至1.2万年前的更新世时期,那些大型植食动物和食肉猛兽的体型究竟有多大。研究人员测量了成千上万个化石骨骼标本的大小,并将其与现代大象的骨骼进行了对比,以此推断已经灭绝的成年植食动物(包括猛犸象和乳齿象)及其幼崽的体型。他们还利用同样的方法,如通过对比剑齿虎的骨骼标本和现代虎的骨骼,对已经灭绝的食肉猛兽的体型进行了推算。

相关分析表明,这些大型植食动物的幼崽体重在200~2000公斤之间。而成年猛犸象和乳齿象的体重则可以达到若干吨;据估计,其中一些成年的雄性植食动物体重可以超过1万公斤。而史前食肉猛兽的体重则在150公斤到400多公斤之间。

那么,古肉食动物是否真的可以拿下那些大型植食动物呢?为了回答这个问题,研究人员花费若干年时间,编纂了数千项现代猛兽如狮子和老虎在单独捕食和群体捕食时的捕猎记录。该文章共同作者、英国威尔士班戈大学生态保护学家Matt Hayward利用这些数据设计了一个数学模型,以此预测各种猛兽通常捕猎对象的体型大小及其捕杀的最大猎物的体型大小。

最终,研究人员需要确定的是,植食动物幼崽可以在多大程度上得到保护。“从捕食者的角度来说,这里有一个最有效的地点,比如幼兽经常会在哪里从母兽旁边走开,并且能够走到足够远的地方被它们捕获;又比如哪里有体型较小的幼兽,能够让它们真正拿下。”该论文共同作者、北卡罗来纳州杜克大学生物学家Louise Roth说。

对于这个问题,研究人员采用了此前关于植食动物牙釉质化学特征的早期研究,当植食动物的牙齿从颅骨中逐渐生长出来时,牙釉层会逐年叠加。当它们的饮食从母乳转变为植物时,牙釉层的化学物质也会发生变化。研究人员推测认为,当幼兽在食用母乳期间会与母兽形影不离,但是当它们开始自己觅食时就会走到较远的地方。这个团队发现,确实存在这样一个窗口:当猛犸象幼兽和其他大型植食动物断奶并开始自立时,这一时期它们对于狮子和其他捕食者来说仍然容易得手。“单独一头剑齿虎就可以拿下一头2~4岁的猛犸象,有时甚至可以拿下9岁的猛犸象。而一群剑齿虎则有能力捕获一头成年的雌猛犸象。”Roth说。

该研究团队在近日发表于美国《国家科学院院刊》的研究成果中指出,狮子、狼和剑齿虎有可能杀死了17%的乳齿象和其他大型植食动物幼兽。尽管在研究史前生态系统时,研究人员并没有发现被捕杀的已灭绝植食动物骨骼的直接证据。“拿到确凿的证据很困难。”华盛顿特区史密森尼自然历史博物馆古生物学家、并未参与此项研究的Kathleen Lyons说。但是Van Valkenburgh和同事把所有的资料综合在一起,得出的结论非常具有说服力。“这是一篇优质、站得住脚的文章。”她说。

这些食肉猛兽不仅会对其捕食对象的数量产生显著影响,还会对整个生态系统产生串联式的影响,Van Valkenburgh说。“大型肉食动物会给老鹰、土狼、狐狸等体型较小的动物提供腐尸作为食物。”她说。同时,限制大型植食动物的数量也就意味着可以让那些较小的哺乳动物和鸟类获得更多植物。而且这些食肉猛兽可能还会对河流生态系统造成间接影响,她说,因为如此一来河岸才不会被这些大型植食动物经常践踏和破坏。“这样海狸、水獭和鱼类等各种水栖物种才会更好地繁衍生息。”

这项研究对于今天的生态系统保护来说也有重要意义,Damuth说。“了解现今的生态社会和以前存在猛兽的生态社会的差异性非常重要。”他说。现在大型植食动物如大象和犀牛正在受到威胁,“如果我们想要管理这些物种,那么就需要了解它们如何自然而然地生存繁衍,而不是在今天这样的环境中进行管理。”(来源:中国科学报 冯丽妃)

 
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