在人類發家之前,全身披着毛發的龐然巨獸——猛犸象可能是地球上分布最廣的哺乳動物,它們在亞歐大陸和北美之間穿梭,可以說是當時地球上最重要、最具影響力的哺乳動物。
你可能聽說過,在大約1萬多年前——最後一個冰河時代結束前,這些具有時代意義的物種沒有等來黎明,它們走向了滅絕。
然而,事情并非如此,在全球猛犸象走向滅絕的時候,這個物種中的一小個群體卻存活了下來。它們在冰河時代到來之時,從西伯利亞海岸線進入到200公裡外的弗蘭格爾島,之後随着冰河時代的結束,它們被困在了上面。
在“後猛犸象”時代,這群被困在弗蘭格爾島上的猛犸象一直繁衍到大約3700年前才真正滅絕,這個時候中國殷商剛剛推翻夏王朝,真正開啟用文字記錄曆史的時代。
如果這時候有人類進入到弗蘭格爾島話,或許會記錄下這群有趣動物吧,不過人類直到3000年前才有足夠技術進入這個島嶼,那時所有猛犸象已經滅絕。
然而,讓現代的古生物研究人員感到意外的是,弗蘭格爾島的猛犸象在體型上與我們熟悉的猛犸象相差甚遠,它們隻能長到1.8米左右,體重也隻有在2噸左右,而大陸的猛犸象可以長到3.2米,體重可以超過6噸。
圖:弗蘭格爾島的侏儒猛犸象
被困島嶼的猛犸象似乎隻用了5000年的時間,它們就把自己瘦身成了“迷你版猛犸象”。
對于生物演化而言,5000年隻是一眨眼的時間而已,那麼,到底是什麼讓猛犸象在這麼短的時間内發生如此驚人的變化呢?
島嶼規則:大動物變小,小動物變大!
您可能以前聽說過科莫多巨蜥,它們可以長到3米,體重達到130公斤以上,是世界上最大的蜥蜴。
你也可能也聽說過象鳥,身高可以超過3米,體重可以達到500千克,體型比它們的大陸近親差不多大了1倍,直到1000年前才滅絕。
這兩個物種的共同之處就在于它們都生活在孤島上,似乎是孤島讓它們的體型變得更加巨大,和島嶼猛犸象完全相反。
象鳥,圖源:The Paleo Page
在1964年的時候,一位名叫J. Bristol Foster的博士畢業生首次描述了島嶼動物體型的變化,簡單地說就是體型小的動物在被島嶼孤立之後會變得更大,這種情況現在被稱作“島嶼巨人症”,而體型本身較大的動物被孤立後體型卻會是以變小,有時候被叫作“島嶼侏儒症”。
他個人認為這就是動物在島嶼生存的規則,同時他也給出了生物為什麼會這樣演化。
他認為,在島嶼環境中,小型生物将面臨更少的捕食者和競争者,進而為它們提供了足夠的空間來變得更大。
但像大象這樣的大型動物并不需要太擔心捕食者或競争對手——它們主要擔心的是缺乏維持自身生存的資源。
是以對于這些體型本身很大的動物來說,較小的栖息地意味着它們必須更小才能生存下去。
這種解釋看似合情合理,但其實島嶼生物的體型比這個要複雜許多。
圖:鬣蜥
不按套路出牌的島嶼動物
1978年,另一位名叫泰德·凱斯(Ted Case)的年輕生物學家發現有些生物并不是按照這個規則演化的。
他個人仔細研究過一種大型鬣蜥——chuckwalla,為了收集更多的資料,它在美洲的各個島嶼上尋找chuckwalla的蹤迹。
按照我們前文提到的島嶼規則,chuckwalla在島嶼生存體型應該變大才是,但凱斯發現,島嶼并不是每次都讓chuckwalla變大,事實上在有些島嶼上chuckwalla是變大了,而在有些島嶼上則變小了。
除此之外,凱斯還發現了一個有趣的現象,在它研究chuckwalla的安赫爾·德拉瓜爾達島
半米高的米諾卡島巨兔,圖源:NobuTamu
上,還生存着兩種響尾蛇——紅鑽響尾蛇和斑點響尾蛇也不按島嶼規則演化。
在大陸,紅鑽響尾蛇的體型是斑點響尾蛇的兩倍大,但是在安赫爾·德拉瓜爾達島,正好相反,斑點響尾蛇差不多有紅鑽響尾蛇的兩倍。
這兩種共享同一種生态系統的動物,按照島嶼規則,它們應該同時變大才是,但事實是一種變大了,而另外一種變小了。
在之後的研究中,凱斯發現斑點響尾蛇比紅鑽蛇與大陸親戚的分化更大,這意味着斑點響尾蛇更早在島嶼上隔離并獨自演化。
這讓斑點響尾蛇更快地融入島嶼生态系統,它通過島嶼規則讓自己變得更大,而紅鑽響尾蛇因為更晚登陸,它們的生存空間已經被另外一種響尾蛇占據,是以隻能迅速變小體型來适應新的環境,以找到自己的生态位。
哈斯特鷹攻擊恐鳥,鳥類特别容易在島嶼上變得更大,圖源:John Megahan
凱斯為自己的新發現,重新定義了島嶼規則,他認為驅動生物體型變化的核心因素是能量消耗,所有的變化都源于動物的能量需求,以及在任何給定的時間内它能獲得多少能量。
就能源消耗而言,動物體型大小都有各自明顯的優點和缺點。在争奪資源方面,大型動物做得更好,它們更善于儲存能量,以備不時之需。
但小動物一開始需要的資源更少,同時它們繁殖能力也更強,這意味着小動物更能應對環境危機,在巨大的變化中生存下來。
圖:猛犸象牙齒
簡而言之,島上的動物是變大了、還是變小了,與它們最初的體型關系不大,而更多的是與島上現有的生态系統能夠給予什麼樣的支援有關。
事實上,能量需求導緻動物發生巨大變化不僅發生在島嶼,它發生在任何地方,隻是島嶼把這種結果放大了而已,因為島嶼上控制生物能夠獲得多少能量的決定因素非常單一。
另外,能量需求影響的也不僅是體型,其它的特征同樣受此影響,隻是由于體型變化發生更加容易而已,這就是為什麼猛犸象隻用了短短5000年就瘦身4噸的原因。
圖:南極環流
最後
到目前為止,無論是“島嶼巨人症”,還是所謂的島嶼規則都存在許多争議,但就我個人而言,我還是相信控制這一切的就是能量,畢竟生物的活動都是能量驅動的。
不知道大家有沒有想過,地球上最大的孤島在什麼地方?在這樣的孤島上生物又會怎麼演化?
其實,地球上有一個完美巨型孤島,那就是南極,以及其周圍的海洋。
南極洲海域有一股自西向東環繞整塊大陸的洋流,這是地球上最強勁的洋流,是南極如此寒冷的主要原因,它隔絕了外界資源進入南極洲海域。
同時,深海的動物往往也會朝着更大體型發展,這個被稱為“深海巨人症”,是以有些人認為南極洲海域可能存在着世界上未發現、超乎想象的巨型動物。