貓貓的世界征服史:從抓老鼠到沙發馬鈴薯

最近收养了一只黄白色小猫,名唤“奶黄包”,调皮得很,不过养着养着也生出了许多趣味。同时还是推荐最近圆桌派的一期,真是解答了许多疑问,也有诸多同感,07-19期第十七集 吸猫:喵星人的爱与哀愁

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貓貓的世界征服史:從抓老鼠到沙發馬鈴薯

作者:寒波

農夫:是擅長抓老鼠的朋友呢

貓不只在台灣,也在世界上許多地方大受歡迎。人類最早是在什麼地方,與牠們發生關係的呢?

目前馴化貓最早的證據,來自塞浦路斯距今 9500 年前的墓葬,有隻貓完整地與人被葬在一起1。為什麼死掉以後還要一直在一起?理由現在已不可考,只能確定那個時候,貓已經與人建立起某種關係了。

貓最初被馴化的地點,應該不是塞浦路斯,而是肥沃月灣,也就是世界最早的農業起源地。科學家推論,貓的馴化與老鼠有關。人類本來以採集狩獵維生,不會儲藏大量食物,也不長期在一地定居;等到一萬多年前農業發明以後,人類開始定居、儲藏糧食,也引來了老鼠;老鼠是貓的狩獵對象,跟著老鼠前來的貓,有了接觸人類的機會,或許,貓就此與最早的農夫成了朋友。

事實上,肥沃月灣中的黎凡特(現在的以色列、約旦、敘利亞一帶),其居民開始定居與儲藏食物,比種田更早數千年。最近研究指出,其實在黎凡特人開始定居,尚未正式成為農夫以前,老鼠就已經出現了2;假如老鼠比本來預期的更早來襲,貓與人結緣的歷史也會更早嗎?這個有趣的題目,目前仍沒有研究。(延伸閱讀 1)

用古貓 DNA 研究馴化史

當今世上的野貓(Felis silvestris)被分為 5 個亞種,所有馴化的家貓都可以追溯到,原產於北非與中東的非洲野貓Felis silvestris lybica)一種,其他 4 種歐洲野貓(Felis silvestris silvestris)、亞洲野貓(Felis silvestris ornate)、南非野貓(Felis silvestris cafra)、中國野貓(Felis silvestris bieti),與家貓之間有情慾交流,不過沒有被馴化過的證據。

一般的馴化動物,與祖先或野生的親戚相較,型態、習性等許多特徵會產生差異,不過家貓與野貓間的很多特徵,變化都很有限。所幸科學家已經知道,可以根據粒線體 DNA 上,一段 286 個核苷酸長的序列,分辨出 5 種亞種;所有馴化貓皆屬於第五型(IV),旗下又可再細分為 5 種:A、B、C、D、E,以 A 與 C 最多。

一隊科學家,搜集許多古代貓的樣本,取得其中 200 多個樣本的古貓 DNA,試圖研究貓的馴化歷史3。樣本最古早的距今 9000 年,最接近現代的則是 19 世紀;比較各地與不同時期的古貓 DNA 以後,研究團隊發現,A 貓與 C 貓的發展史截然不同。

農業誕生後的新石器時代,在中東一帶,以及幾千年後歐洲的古貓,遺傳上以 A 貓為主,還有少少的 B 貓,表示最初與人成為朋友的貓,應該屬於 A 這個粒線體支系。當今另一主流 C 貓是怎麼來的?一些證據指出,古埃及是一個重要的養貓中心;這回論文發現,距今 2800 年起的埃及古貓都屬於 C 貓,因此 C 貓這個支系,應該與埃及關係密切。

古埃及的貓-女神、假木乃伊、沙發馬鈴薯

埃及人開始養貓的年代,遠遠比 2800 年前更早。目前埃及最早有馴化貓的證據,處於古埃及文明尚未正式開始,也還沒有金字塔的 5700 年前,那時算是前王朝時期4。在當時上埃及的城市-希拉孔波利斯(Hierakonpolis,鷹隼城)出土的一處古墓,考古學家發現墓中有與人一起下葬,保有完整骨架的貓,而且 not one,not two,not three……一共有一女一男四小,共 6 隻之多!

隨後數千年,隨著古埃及文明的發達,貓也成為古埃及文化中,常見的藝術、宗教形象。埃及眾神中,有女性貓神芭絲特(Bast/Bastet);古埃及人也製作過許多貓的木乃伊,還因為供不應求,使得黑心商人生產過為數眾多,裡面根本沒有貓的假貨木乃伊。(延伸閱讀 2)

埃及是富裕的農業中心,由眾多描述貓的藝術作品中,可以看見貓的角色,在古埃及經歷過明顯的演變。最早期的作品中,貓在狩獵老鼠;之後的作品裡,貓與人一起打獵;可是更晚期的作品,貓出現在餐桌旁邊。簡直就是,從獵捕老鼠,變成沙發馬鈴薯5

從中東與埃及,前進到世界每一個角落

距今 2800 年的埃及古貓屬於 C 貓,不同於更早之前源自中東的 A 貓。然而 C 貓從何而來,是從中東傳入後在埃及發揚光大,或是在埃及本地獨立馴化而成,由於目前沒辦法得到埃及更早以前的古貓 DNA,因此無法釐清。不過仍能確定,埃及是個重要的育貓中心。

埃及後來屬於羅馬的一員,成為歐亞大陸西部的糧倉,是國際貿易體系中的重要一環,而埃及 C 貓也跟著前進各地。隨後的時光中,C 貓陸續於各處現身,值得一提的是,研究團隊在位於現在德國的波羅的海側,曾經是維京人港口的 Ralswiek,也找到 C 貓的蹤跡,由此推論,擅長航海與貿易的維京人,也曾替傳播 C 貓出了一份力。(延伸閱讀 3)

發源自中東與埃及,可以在船上捕鼠的貓,或許就靠著作為船貓與旅伴的角色,隨著人類最終征服了全世界。

受歡迎的古典虎斑貓

野貓與馴化貓的差異不多,其中之一是貓毛的花紋。野貓的斑紋大部分屬於鯖魚虎斑(mackerel-like tabby),而家貓中,古典虎斑(classic / blotched tabby)的比例很高。貓貓斑紋的型態是由 transmembrane aminopeptidase QTaqpep)基因控制,這次研究也偵測了古貓中,此一基因的版本。

儘管貓的馴化史,可能已經長達一萬年之久,研究團隊卻發現古典虎斑要等到 14 世紀,才在鄂圖曼土耳其首度出現,然而才過了幾百年,古典虎斑卻已經是如今全世界家貓的常見特徵。這表示 14 世紀以後的人,有意挑選配備古典虎斑的貓飼育,此般對外形的偏好,在從前幾千年都沒有發生過。

貓與人,一段良緣

貓最初與人類結緣的理由,可能是獵捕老鼠。有趣的是,最近有其他論文報告,中國北方距今 5000 年左右,新石器時代的遺址中,也發現了馴化的貓科動物-石虎(Prionailurus bengalensis6。這表示小型貓科動物與農夫發展出共生關係,在歷史上發生過不只一次;然而這段關係似乎沒能延續太久,因為今日歐亞大陸東方的貓,仍是源自中東、埃及的血脈,與東亞的石虎無關。(延伸閱讀 4, 5)

時至今日,人類的生活品質比幾千年前大幅進步,與人共同生活的貓,任務也從最初的獵捕老鼠,成了陪伴人類的沙發馬鈴薯(百萬貓奴點頭同意)。這回的研究,大大增進我們對貓馴化歷程的了解;不過粒線體 DNA 畢竟只能反映部分的遺傳歷史,不如整個細胞核基因組,期待未來科學家能取得完整的古貓基因組,拼湊出更詳細的貓族大歷史。

延伸閱讀:

  1. 短篇  人鼠之間-人類開始定居,家鼠也隨之誕生
  2. 假木乃伊風雲
  3. 在船中長眠的武士:十世紀的維京船葬
  4. 貓咪在歷史上被馴化了兩次?
  5. 短篇 中東一萬年前馴化貓,中國5000年前馴化石虎

參考文獻

  1. Vigne, J. D., Guilaine, J., Debue, K., Haye, L., & Gérard, P. (2004). Early taming of the cat in Cyprus. Science, 304(5668), 259-259.
  2. Weissbrod, L., Marshall, F. B., Valla, F. R., Khalaily, H., Bar-Oz, G., Auffray, J. C., … & Cucchi, T. (2017). Origins of house mice in ecological niches created by settled hunter-gatherers in the Levant 15,000 y ago. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201619137.
  3. Ottoni, C., Van Neer, W., De Cupere, B., Daligault, J., Guimaraes, S., Peters, J., … & Becker, C. (2017). The palaeogenetics of cat dispersal in the ancient world. Nature Ecology & Evolution, 1(7), 0139.
  4. Van Neer, W., Linseele, V., Friedman, R., & De Cupere, B. (2014). More evidence for cat taming at the Predynastic elite cemetery of Hierakonpolis (Upper Egypt). Journal of Archaeological Science, 45, 103-111.
  5. Ancient Egyptians may have given cats the personality to conquer the world
  6. Vigne, J. D., Evin, A., Cucchi, T., Dai, L., Yu, C., Hu, S., … & Dobney, K. (2016). Earliest “Domestic” Cats in China Identified as Leopard Cat (Prionailurus bengalensis). PloS one, 11(1), e0147295.

文章链接:http://pansci.asia/archives/121908

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

不结网的拟态蛛:专门捕食其他蜘蛛

一种尚未定种的拟态蛛一种尚未定种的拟态蛛
一只蛛网上的角类肥蛛(学名:Larioniodes cornutus)一只蛛网上的角类肥蛛(学名:Larioniodes cornutus)

 

      尽管属于结网蛛类,但拟态蛛科(Mimetidae)的物种并不会结网,而是演化出复杂的捕食策略,以其他结网蛛类为食。

  结一张网,等待苍蝇落网,然后用蛛丝把苍蝇包裹起来再慢慢享用。对结网蛛类来说,这样的捕食策略已经被证明非常有效,它们也因此成为动物界中最成功的类群之一。目前科学家已经发现了超过3000种结网蛛类,几乎分布在世界各个角落。

  结网是一项相当细致的工作。除了多种形式的蛛丝和黏液,蜘蛛还需要按顺序进行精准的操作。但是,如果能侵入其他蜘蛛的地盘,以蛛网主人为食的话,又何必费心费力地结网呢?拟态蛛就是这么做的。

  拟态蛛又被称为“海盗蜘蛛”,它们的捕食策略在动物界中可谓登峰造极。虽然在解剖学上已经失去了结网能力,但拟态蛛仍然可以产生蛛丝,用于制造卵囊和包裹猎物。相比其他结网蛛类,拟态蛛腹部喷丝头上的喷丝套管数量要少得多。

  在捕食过程中,拟态蛛先侵入其他蜘蛛的蛛网,然后轻轻地拨动蛛丝,引诱猎物蜘蛛前来。当猎物蜘蛛靠得足够近的时候,拟态蛛就会迅速出击。首先,它们会用两只巨大的前足圈住倒霉的猎物蜘蛛。拟态蛛的步足上具有长短交错的刺,围拢起来时就像鸟笼一样,使猎物蜘蛛无法脱身。接着,拟态蛛咬住猎物蜘蛛,用螯牙注入强力毒液,立刻使猎物失去运动能力。

  这实在是非常高效的捕食技巧。“你会目不转睛地观看一只拟态蛛悄悄潜入其他蜘蛛的地盘,挥动第一对步足吸引猎物前来,”美国新罕布什尔大学的马克·汤利(Mark Townley)说,“为了研究纺器,我们需要花费很多小时来喂养拟态蛛,但我从未对它们搜寻和攻击猎物的场景感到厌烦。这样的场景总是非常奇妙。它们可以非常精妙地运用第一对步足,非常轻柔地触摸猎物,以至于没有发生任何形式的反抗,甚至猎物似乎都完全没有发觉。”

  不过,我们目前还未完全了解拟态蛛捕食策略是如何奏效的。特别是,我们不清楚拟态蛛为什么要拨弄猎物蜘蛛的网。很久以来,科学家一直认为拟态蛛拨弄蛛丝是为了模仿落网昆虫引起的振动,它们的拉丁学名“Mimetidae”——字面意思是“模仿者”——也由此而来。然而,并非所有的生物学家都认可这一观点。

在另一只蜘蛛蛛网上的拟态蛛(Ero sp.)在另一只蜘蛛蛛网上的拟态蛛(Ero sp.)
一只拟态蛛(Ero sp.)的卵囊一只拟态蛛(Ero sp.)的卵囊

  “网中蜘蛛爬向拟态蛛的行为,与它们爬向真正猎物时的行为有很大不同,这两种情况在蛛网上引起的振动也很不一样,”加州州立大学贝克斯菲尔德分校的卡尔·克鲁克(Carl Kloock)说道。他提出了另一个观点。“在我看来,最可能的情况是,拟态蛛模拟的是相同蜘蛛物种入侵蛛网时产生的振动,也可能是不同物种的蜘蛛,”克鲁克说,“占据蛛网的蜘蛛需要保卫自己的网不被其他蜘蛛夺走,后者可能是为了免除自己结网的辛劳,又或者只是单纯想从网里夺取猎物。”

  “这类相遇遵循着相当简单的模式,两只蜘蛛会互相发出信号,然后缓慢接近,通常体型较小的蜘蛛会投降并逃离蛛网,”克鲁格补充道,“我认为拟态蛛所做的,基本上就是发出一个欺骗信号,将自己伪装成体型较小却拒绝离开的入侵者,吸引蛛网主人靠近,再靠近,直到进入攻击范围。”

  然后就是拟态蛛毒液的问题。这种毒液已经演变到对其他蜘蛛有极高的毒性,甚至包括拟态蛛的同类,但对其他动物却作用不大。“当另一只蜘蛛被咬时,它会马上停止活动,而果蝇被咬后还能存活好几分钟,”美国德克萨斯A&M国际大学的丹尼尔·莫特(Daniel Mott)说,“它们的毒液似乎对其他蜘蛛特别有效。”

  拟态蛛为什么,以及如何演化出这样奇特的捕食策略呢?第一个问题是,猎物蜘蛛本身也是捕食者,具有螯牙和毒液。这意味着,它们比其他猎物,如甲虫、苍蝇等更加危险,数量也更少。

  其次,拟态蛛属于特化性的捕食者。尽管它们有时也会捕食其他猎物,但最主要的食物来源还是蜘蛛。相比之下,大多数结网蛛类是广食性的捕食者,网里捕到什么就吃什么。

  事实上,拟态蛛甚至不能在没有蛛网的情况下捕食其他蜘蛛。“在实验室里,如果你把一只结网蛛放到罐子里,使它不能结网,那拟态蛛就不会攻击它,”德国汉堡大学的达尼洛·哈姆斯(Danilo Harms)说,“拟态蛛需要有张网才能捕捉其他蜘蛛。”

  通过某种方式,拟态蛛的祖先不仅失去了结网的能力,而且变成了专注以其他蜘蛛为食的捕食者。哈姆斯表示,最可能的解释是,这种行为起源于偷窃。拟态蛛的祖先一开始入侵其他蜘蛛的蛛网时,主要是为了偷取网中的猎物。这种行为被称为“偷窃寄生现象”(kleptoparasitism)。

  一些拟态蛛祖先可能将这种策略进行了升级,转为以蛛网上的蜘蛛为捕猎对象。随着时间推移,它们变得越来越“专业”,越来越善于捕捉其他蜘蛛:演化出了修长的前足、精妙的蛛丝拨弄技巧,以及专门对付蜘蛛的毒液。这种理论被称为“偷窃寄生行为起源假说”。

一种孔蛛,学名为Portia schultzi一种孔蛛,学名为Portia schultzi

  无论这种奇特行为的起源如何,拟态蛛都是非常成功的捕食者。科学家已经对超过160个拟态蛛物种进行了正式描述。除了南极洲,拟态蛛在其他大陆上都有分布。

  “我们只研究了一小部分拟态蛛的生物学,但对于大部分物种,我们对它们的生活史和行为一无所知,”乔治华盛顿大学的古斯塔沃·霍米加(Gustavo Hormiga)说,“例如,我们对南美洲热带地区美丽、奇特的 Gelanor属拟态蛛几乎完全不了解。”

  在 Gelanor属物种中,雄性的触肢——用来给雌性授精的特化足——长度相当于其躯体的两倍,这使它们可以在较远的距离为雌性授精。“对于其他种类的蜘蛛,交配需要双方非常靠近,”霍米加说道。保持距离的交配是非常有用的预防措施,因为拟态蛛有很强的侵略性,并且具有致命的毒液,随时准备捕食其他蜘蛛——包括自己的同类。

  不过,拟态蛛也有温柔的一面。在2016年发表于《支序分类学》(Cladistics)杂志的一篇论文中,霍米加和他的学生莉吉亚·贝纳维兹(Ligia Benavides)描述了5个新的拟态蛛物种。他们还首次报道了雌性拟态蛛照顾幼体的行为。

  在蛛形纲中,母亲照顾幼蛛是相对普遍的现象。有些母蛛只是将食物吐出来喂给幼蛛,而另一些则达到了让幼蛛以自己尸体为食的程度。不过,在拟态蛛中,科学家此前还从未发现过母亲照顾幼体的行为。

  “在野外,我们观察了拟态蛛属(Mimetus)、Anansi属和突腹蛛属(Ero)雌蛛照顾卵和幼体的行为。拟态蛛可以是很好的母亲,”贝纳维兹说,“在某些情况下,雌蛛会把卵平均放置在叶片背部的一张小网上。如果我移动了网,或者触摸它,雌蛛就会把所有的卵或幼体快速收拢起来,弄成一个球,然后带走以保护它们。”

  模拟猎物以引诱其他蜘蛛的行为——被称为“攻击性拟态”——并不是拟态蛛独有的。事实上,在蛛形纲中,这种行为至少有过另外两次独立演化的过程。

  跳蛛科孔蛛属(Portia)的物种同样会模仿猎物,拨动其他蜘蛛的蛛网,引诱它们过来并加以捕食。与其他跳蛛一样,孔蛛具有大大的眼睛,并且主要依靠视觉来寻找猎物。相比之下,拟态蛛似乎更多地依赖触觉。在实验室中,把眼睛盖起来并不会影响它们对其他蜘蛛的攻击。

  拟态蛛和孔蛛在演化史上是相当晚出现的类群,而另一类同样捕食其他蜘蛛的蜘蛛——古蛛科(Archaeidae)——则非常古老,甚至在有翅昆虫出现之前就已存在。

  古蛛在英文中被称为“pelican spider”,意思是“鹈鹕蛛”,这源于它们具有像鹈鹕一样延长的头部和螯肢。它们会用一只螯肢刺入猎物体内,然后用另一只螯肢注入毒液。

  古蛛一直是以其他蜘蛛为食,而拟态蛛则是由结网蜘蛛演化而来。1854年,古蛛第一次在琥珀化石中被发现,但直到1881年,人们才在马达加斯加岛发现了活体。

  “所以,如果你比昆虫还要古老,你会吃什么?很可能就是其他蜘蛛,”哈姆斯说,“这就是它们具有如此奇特形态的原因。”虽然看起来很奇怪,但对于这些蜘蛛来说,以其他蜘蛛近亲为食不失为一种不错的生存手段。

世界上那些最大的老鼠

白云鼠(学名:Phloeomys pallidus),左为幼年个体白云鼠(学名:Phloeomys pallidus),左为幼年个体

  忘记那些愚蠢的“硕鼠”照片吧,让我们走近自然界中真正具有超常体型的啮齿类动物。

  如果要列出一个世界上最让人讨厌动物的清单,老鼠肯定会位列其中——特别是那些大只的老鼠。它们常常被视为疾病的携带者,在都市的阴暗角落成群结队地出没。最著名的老鼠物种是褐家鼠(学名:Rattus norvegicus)。屋顶鼠(学名:Rattus rattus,又称黑家鼠)也很常见,它们比褐家鼠稍大一些,二者在除南极洲之外的每个大陆上都有分布。

  在各种媒体上,我们似乎隔三差五就会看到哪里发现巨型老鼠的新闻,看到各种令人恐惧的大鼠图片。然而事实上,城市并不是世界上那些最大型老鼠的家园。

  “根本没有任何表明英国的褐家鼠体型在不断增大的证据,”英国哈德斯菲尔德大学的道基·克拉克(Dougie Clarke)解释道。克拉克是“超级老鼠”领域的权威专家,当然,“超级老鼠”并不是能够将突变的乌龟训练成忍者神龟的那位大师,而是指那些对害虫防治所用毒药有抵抗力的老鼠。

  “我们在研究中,对采集自英国各地的一百多只褐家鼠进行了测量,发现完全成年的抗灭鼠剂‘超级鼠’身体长度为26厘米,尾巴长25厘米,”克拉克说,“所以,它们与一般褐家鼠预期的体型没有什么差别。”

  “任何媒体报道中所谓的体型越来越大的老鼠,或者是图片拍摄的把戏,即把老鼠放在距离距离一个手臂远的地方,或者是拿着另一个逃逸的宠物鼠物种,”克拉克补充道。

  举例来说,2016年3月,在伦敦哈克尼区的一个操场上发现了一只巨大老鼠的尸体,据称它的体型就像在那里玩耍的孩子差不多。实际上,这是“强迫透视”的缘故,即靠近镜头的物体看起来比更远处的物体大很多,照片上这只老鼠看起来确实很大。怀疑者对实际场景中物体的距离进行了测量,发现所谓的巨型老鼠其实只是一般大小。

  不过,如果相关的小说作品能作为依据,那我们对巨鼠的着迷可谓源远流长。在福尔摩斯探案小说中曾经出现过的“苏门答腊巨鼠”已经成为永恒的经典。现实世界中,有两种老鼠可以作为“苏门答腊巨鼠”的原型。

博物馆里的大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)标本博物馆里的大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)标本
19世纪的雌性大竹鼠插画19世纪的雌性大竹鼠插画

  大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)从鼻尖到尾巴末端的长度可以达到50厘米。尽管总长度与褐家鼠差不多,但大竹鼠的尾巴长度只有12厘米。不出意外地,根据1936年出版的一份关于该物种的综述介绍,这种硕大的老鼠体重可达4千克,与一只家猫相当。

  另一种候选原型是山地大巽他鼠(学名:Sundamys infraluteus),不过存在一些争议。根据描述,这是一种生活在山地森林中的杂食性大型老鼠。在英国布里斯托尔大学从事啮齿类研究的拉克尔·洛佩兹·安托尼杨萨斯(Raquel López Anto?anzas)解释道:“山地大巽他鼠能长到60厘米,但重量很少超过0.5千克,因为它的身体形态与其他物种很不同。”

  任何有关啮齿类超常体型的讨论总会涉及南美洲的水豚,但其实它们更接近豚鼠而不是老鼠。为了避免误解,我们将探讨的物种都限定在鼠总科(Muridae)之内,其自然分布仅限于旧大陆。

在地雷探测训练中,一只非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)正接过奖赏在地雷探测训练中,一只非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)正接过奖赏

  非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)是鼠总科中最长的物种之一,从鼻子到尾端的体长能达到近90厘米,体重约为1.4千克。这种独特的体型特征使它们成为颇受欢迎的宠物。相比标准的花式大鼠——实际上就是驯化的褐家鼠——它们的重量大了三倍。

  除了为都市下水道巨鼠传说提供原型素材,从私人宠物爱好者那里逃逸出来的非洲大颊囊鼠还在美国佛罗里达礁岛群引发了担忧,在那里它们被宣布为入侵物种。它们还与2003年美国的一场猴痘爆发有关。

  然而,非洲大颊囊鼠在故乡非洲却不断赢得尊重。非政府组织Apopo对它们出色的智力和嗅觉进行利用,它们被称为“英雄鼠”,经过训练,它们能探测出地雷,甚至还能嗅出肺结核病。

  “尽管从灵敏性和智力的角度,大多数老鼠都能胜任这些工作,但我们选择了非洲大颊囊鼠,因为它们具有较长的寿命,并且适应非洲的环境条件,”坦桑尼亚地雷探测鼠训练员阿卜杜拉(Abdulllah Mchomvu)说,“它们有着非常灵敏的嗅觉,而且能够训练对特殊目标气味进行探测。对于和我一起工作的地雷探测鼠,它们的不仅体重还不足以触发地雷,而且体型较大,很容易操纵。”

  要想找到比非洲大颊囊鼠还大的物种,我们需要把目光投向亚洲,特别是那些具有独特生态平衡机制、允许超常体型突变保存下来的岛屿。

一只白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)一只白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)

  在菲律宾,生存着许多云鼠属物种,它们通常在树上活动。这其中,白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)的体型最大,能达到75厘米长,重量可达2.6千克。同样巨大的还有新几内亚的滑尾鼠(Mallomys,滑尾鼠属)。该属的一个物种于2009年在与世隔绝的博萨维死火山被发现,非正式名称是“博萨维毛鼠”,其长度达到82厘米,重量为1.5千克。

  在发现这一新物种之后,史密森尼学会的克里斯托弗·M·海尔根(Kristofer M. Helgen)就开始忙着整理滑尾鼠的记录。“最大的物种很可能是Mallomys gunung,分布在新几内亚岛西部非常高海拔的山地,重量约为2千克甚至更多,”他说道。

  在体型问题上,近期一项对岛屿老鼠的研究最为令人印象深刻。2015年,澳大利亚国立大学的朱利恩·路易斯(Julien Louys)及其同事在东帝汶发现了迄今为止最大老鼠的化石。据推测,这些已经灭绝的巨鼠在体型上与小狗差不多。

朱利恩·路易斯(Julien Louys)拿着他们团队发现的两块老鼠化石朱利恩·路易斯(Julien Louys)拿着他们团队发现的两块老鼠化石
两件发现于东帝汶的大型老鼠头骨化石两件发现于东帝汶的大型老鼠头骨化石

  研究人员鉴别出7种灭绝的巨鼠,最小的体重估计为1.5千克,最大的达到5千克,与一只迷你型腊肠犬相当。考古学家在岛屿上考察人类活动遗址时发现了它们的骨骼化石。很显然,这里的早期居民很喜欢吃这些老鼠,因为骨头上面还保留着烧焦和咀嚼的痕迹。不过,路易斯指出,即使有人类的捕猎,但这些老鼠还是与人类共存了约4万年时间。

  他把这些老鼠的灭绝与金属工具的引入联系起来,指出在人类开发当地著名的檀木时,它们的森林家园也遭到了严重破坏。如果情况确实如此,那这对今天的我们来说是一个警示。现存的许多大型鼠科物种都十分脆弱,它们都面临着栖息地退化的威胁。(任天)

原文链接:http://www.bbc.com/earth/story/20160407-the-worlds-largest-rats-are-the-size-of-small-dogs

犀牛的演化故事:它们如何征服世界

 

巨犀是一种已经灭绝的犀牛,曾经是最大的陆生哺乳动物

 

在超过5000万年的时间里,犀牛经受住了冰河时期的考验,无惧史前鬣狗和巨型鳄鱼等动物的挑战,在某段时期,它们还曾经是陆地上最大的动物。

让我们回到3000万年前,人类还要过很长一段时间才会出现。热带森林的面积在不断缩小,稀树草原则一直在扩张。在这些繁茂的草地上生活着一种早已灭绝的大型动物:巨犀。

巨犀(Paraceratherium)的肩高可以达到5米,体重可达20吨,是地球陆地上出现过的最大的哺乳动物。单是巨犀的头骨长度就超过1米,它们的脖子也比现在的犀牛长得多,有助于寻找树木高处的叶子。这种巨型生物曾活跃在现今东欧到中国的广阔平原上。

巨犀的惊人体型,及其广泛的分布范围,向我们展示了犀牛家族曾经的辉煌。在将近5000万年的历史中,巨犀堪称是犀牛演化故事的顶点。犀牛跨越了不同的大陆,直面史前鬣狗和巨型鳄鱼的挑战,经受住了冰河世纪的严酷考验。事实上,它们的故事早在恐龙灭绝后不久就已经开始,那时候地球大部分还是炎热的热带气候。

在地球的稀树草原不断扩张时,犀牛也逐渐繁盛起来

想象一下,在如今亚洲、欧洲和北美洲的大部分地区,曾有一段时间覆盖着茂密的森林。这是地球历史上十分温暖的时期,被称为始新世。始新世从5500万年前开始,在3400万年前结束,犀牛的第一次出现就在这一时期。

犀牛属于奇蹄目,这个门类的动物都具有蹄,而且最关键的是它们的后肢趾数为奇数。目前科学家对奇蹄目的演化还知之甚少。2014年的一项研究认为,奇蹄目在5500万年前首次出现,地点在今天的印度,当时的印度次大陆还没有与亚洲相连。已经明确的一点是,早期奇蹄目动物是犀牛,以及所有现生的马、斑马和貘的祖先。

始新世的犀牛与今天的犀牛有很大不同。例如,两栖犀类(amynodont)没有长角,外形很像今天的貘——与猪很像,但四肢较长。两栖犀科的一类成员,后两栖犀属(metamynodon)的动物就更像今天的河马,而且大部分之间都生活在水里。分布于北美、欧洲和亚洲的蹄齿犀类,以我们今天的眼光来看,它们根本不像犀牛,而是像肥壮的马驹。

一些古代犀牛的外形很像今天的貘

亚洲的蹄齿犀类可能最终演化成了一些庞大的巨兽,比如巨犀。这种体型上的突然增大发生在地球历史的下一个阶段——渐新世。

对于渐新世犀牛体型为何如此巨大的原因,目前古生物学家还没有完全搞清楚。英国自然历史博物馆的杰里·胡克(Jerry Hooker)认为,这可能与开阔栖息地的面积越来越大有关。随着草原取代森林,犀牛需要行走更长的距离才能找到树叶作为食物。它们还需要尽可能获得树顶上的树叶,因为下方的植被不够茂盛。

“今天的长颈鹿在非洲十分成功,大象也是,因为它们具有高大的身躯,可以远眺,”杰里·胡克说,“它们常常行走很长的距离寻找食物。”相对于庞大的体型,巨犀的四肢显得纤细许多,也不如现生的犀牛粗壮。同渐新世的许多犀牛种类一样,巨犀也没有长角。而且,虽然体型庞大,但巨犀并非没有天敌。它们和其他大型史前犀牛一样,都是巨型鳄鱼的猎物。

艺术家笔下的一群巨犀

法国蒙彼利埃大学的古生物学家皮埃尔-奥利维尔·安多尼(Pierre-Olivier Antoine)发现了长达10米的巨型鳄鱼捕食大型犀牛的证据。“我们在巴基斯坦发现了许多,许多标本,”他说,“在大型犀牛的骨骼上,有巨型鳄鱼锥形牙齿的痕迹。”

在巴基斯坦发现的化石中,古生物学家鉴定出了一种鳄鱼,学名为Crocodylus bugtiensis。它的分布区域正是巨犀曾经活动的地方。这些鳄鱼是否经常捕食鳄鱼,以及是否具备捕食健康成年犀牛的能力,现在还不得而知。不过,它们的确可能会捕食进入水中的年幼犀牛,或者病弱个体。

安多尼还在犀牛化石上发现了特别的齿印,他认为这是半熊(Hemicyon)造成的结果。半熊是一种已经灭绝的掠食动物,外形介于狗和熊之间。显然,即使是体型庞大的犀牛,也要提防众多的捕食者。

半熊会捕杀史前的大型犀牛

今天我们已经看不到这些巨型的渐新世犀牛了。科学家还不清楚它们消失的确切原因,但可能的一个解释是,它们或许是在竞争中不敌被新出现的大象。

对巨型犀牛来说,大象是“非常糟糕的消息,”芬兰赫尔辛基大学的米克尔(Mikael Fortelius)说道,“作为陆地上的超大型食草动物,它们更有优势。它们的适应性更强,具有更多能力,象鼻就是一个令人赞叹的奇迹。”

如果大象种群繁盛起来,并阻碍了犀牛对主要食物资源的获取,那就可能给后者带来严重的威胁,因为它们每天需要吃掉数百公斤的植物。

大象在许多方面都胜过犀牛

杰里·胡克指出,巨型的哺乳动物从未进入过欧洲,那里的森林比其他大陆茂密得多。这片封闭的栖息地或许不适合大型犀牛,它们更习惯开阔的空间,因而没有继续向西扩展。

不过,即使数量出现了一些缩减,但犀牛种群依然十分繁盛。

从2300万年前开始,地球进入了一个新的纪元——中新世。地球的温度下降了大约4摄氏度。据安多尼介绍,中新世的岩层中保存了大量的犀牛化石,种类之多令人惊叹。

在法国西南部的Montréal-du-Gers,古生物学家在“同一个池塘”里发掘出了5种犀牛的化石,超过100个犀牛个体被复原。与此类似的,在巴基斯坦的布格蒂丘陵,安多尼发现了多达9种犀牛的化石。

法国的Montréal-du-Gers曾经是犀牛的家园

显然,犀牛在地球上曾一度十分繁盛,而且种类之间的形态和体型有很大的差别。例如,大唇犀(Chilotherium)就是一类十分类似河马的犀牛。它们具有从下颌上突出的獠牙,头部的体积很大。相比之下,大唇犀的骨架显得很小,它们似乎大部分时间都漂浮在水中。“我认为有明显的证据表明,它们其他方面的行为也和河马一样,”米克尔说,“它们生活在水中,取食河床上的草和其他植被。”

还有一种长着两只角的犀牛,称为并角犀(Diceratherium)。不过,它们的角并非前后排列,而是位于犀牛鼻子的两侧。

此外,犀牛家族中最具代表性的一个物种也可以追溯到中新世。板齿犀亚科(Elasmotherium)的犀牛在头部长出了巨大的独角。随着地球温度继续下降,经过数百万年时间,板齿犀属出现,其间还演化出了其他多个类群。

大唇犀的骨架

板齿犀能长到3米高,体型虽然小于巨犀,但它们最突出的特征是具有惊人的长角。犀牛的角不能形成化石,但有时候会在冰层中保存下来。目前古生物学家还没有发现板齿犀的角,但从头骨上的凹陷处可以推断出曾经连接着的巨大的角。我们不知道这根角有多大,古生物学家大多也不喜欢猜测其确切长度。不过,通常认为板齿犀的角长度能超过1米。

板齿犀出现在约250万年前,更新世即将拉开序幕。经过数百万年时间的降温,地球终于进入了大规模的冰河时期。冰层从北极一直扩展到了欧洲和北美的大部分地区。

并角犀的头骨化石

在这种严酷的环境下,犀牛演化出了厚厚的皮毛。我们不知道板齿犀是否覆盖着长毛,但很多动物确实如此。在冰河时期开始之前,青藏高原的犀牛可能已经演化出了长毛。

在中新世和更新世之间的时期被称为上新世,跨度为500万年前到250万年前。在这一时期,地球的大部分——除了南极洲——几乎都见不到冰雪。然而,由于海拔的原因,此时的青藏高原已经出现的冰峰。

板齿犀Elasmotherium sibiricum具有惊人的长角

2011年,一队古生物学家对在西藏发现的原始披毛犀的化石进行了描述。研究表明,披毛犀可能最早出现于青藏高原,然后在冰河时期开始的时候向西扩散。与许多史前犀牛不同,披毛犀可能相对更好认一些。它们长着前大后小的两只角,四肢粗壮,体型庞大。

然而,尽管拥有厚厚的皮毛,披毛犀并没有进入到冰雪覆盖的区域。它们还无法应对厚厚的积雪。在我们的想象中,冰河时期的长毛哺乳动物通常都被冰雪包围,但据伦敦大学皇家霍洛威学院的达尼埃尔(Danielle Schreve)介绍,这些动物通常无法在这样的环境中生存。

“这可能是它们灭绝的原因之一,”达尼埃尔说,“因为它们的身躯矮胖、紧凑,四肢相对较短,并不擅长在厚厚的积雪中移动,因此它们需要降雪相对较少的栖息地。”披毛犀可能不会凄凉地在雪地中缓慢行进,它们更可能生活在被称为“猛犸草原”(mammoth steppe)的环境中。那里的气候寒冷干燥,但生长着大量的草和灌木可供披毛犀食用。

青藏高原上可能演化出了披着长毛的犀牛

总而言之,披毛犀的境遇比起始新世和渐新世的祖先来艰难得多。达尼埃尔称,对许多犀牛物种来说,真正困难的生活开始于更新世。

一方面,在更新世末期,气候开始剧烈变动。在一个世代的时间内,温度就可能上升或下降多达10摄氏度。犀牛的繁殖速度缓慢,并且依赖稳定的食物来源,这样的气候变动是灾难性的。

捕食者也是一个威胁。巨型鳄鱼不会威胁欧洲的犀牛,但它们却会遭到史前鬣狗的攻击。达尼埃尔已经发现了鬣狗捕食幼年犀牛的证据。这些食肉动物甚至会嚼碎猎物的骨头,以获得尽可能多的营养物质。

随着地球温度的下降,犀牛演化出了厚厚的皮毛

“所有的骨头上都有牙齿啃咬、刮食和咬穿的痕迹,说明这是很重要的营养来源,”达尼埃尔说,“而且,它们似乎也会捕食成年的犀牛。”此外,披毛犀很可能还遭到过人类的捕杀。人类可能是压倒披毛犀的最后一根稻草。“你可能会在它们身上找出一些导致其灭绝的原因,但人类可能真的是它们棺材上的最后一根钉子,”达尼埃尔说,“披毛犀已经经受了数百万年的气候剧烈变动,面对捕猎它们几乎不会进行反抗。”

尽管如此,披毛犀还是苟延残喘地存在了很长一段时间。2015年2月,有报道称西伯利亚的猎人发现了一具保存完好的幼年披毛犀尸体,其生活年代大约为10000年前。

很多其他物种也感受到了人类捕猎的压力。在英国Boxgrove的一处遗址中,科学家找到了早期人类屠宰犀牛获取肉食的化石证据,时间可追溯到9万到70万年前。在某些情况下,食肉动物会在已经具有人类工具痕迹的骨头上留下咬痕,这表明有些犀牛可能先被人类捕杀,之后残骸又被其他动物取食。

更新世时期的披毛犀

披毛犀已经灭绝了数百万年

不稳定的气候加上人类的捕杀,使许多犀牛物种走向了灭绝。在此之前,欧洲大陆上的犀牛和其他大型动物,如大象和猛犸象都还十分常见。如今,我们只能在亚洲和非洲的大地上看到这样的动物。

现在,曾经多种多样的犀牛已经减少到只有5个物种。随着严重的捕杀,以及近几十年来针对犀牛角的偷猎,这5种犀牛的生存都面临着严峻的考验。

非洲的白犀牛被分为南方亚种和北方亚种。尽管南方亚种的处境还不错,但北方亚种的灭绝命运已经不可避免。目前只有5头活着的白犀牛北方亚种,其中只有一头雄性。目前,这头雄性犀牛时刻处于荷枪实弹的保卫之下,为了防止偷猎,它的角甚至已经被切去。

白犀牛被分为两个亚种

黑犀牛

非洲的另外一种犀牛是黑犀牛,已经处于极度濒危状态。黑犀牛据称有7或8个亚种,其中有3个已经灭绝,另外的亚种也命悬一线。

苏门答腊犀牛是最小的犀牛物种。与其他现生犀牛不同的是,这种犀牛长有少量的毛。苏门答腊犀牛也已经极度濒危,有一个亚种只剩下3头圈养的个体。除了来自偷猎者的压力,犀牛在生崽时需要隐蔽、灌木茂密的环境,这样的栖息地变得越来越少。

与其他犀牛不同,爪哇犀牛只有雄性才长角。这种犀牛也已经极度濒危,只存在于爪哇岛西端的一小片区域,据估计可能只剩下40头。

相比之下,印度犀牛的状况还好一些,尽管也被列为易危状态。它们生活在印度北部和尼泊尔南部。近期的一项调查显示,尼泊尔境内的印度犀牛种群在4年内增长了21%。

苏门答腊犀牛

印度犀牛

要拯救所有这些还活着的犀牛,需要采取所有可能的措施。不过,大多数专家都同意,最好的措施也是最困难的,即各个国家需要紧密合作,保护犀牛的栖息地,而且最关键的是,要停止犀牛角的非法贸易。这不仅意味着要阻止偷猎者捕杀犀牛,还意味着必须打击将犀牛角运到中国和其他亚洲国家的大型有组织犯罪网络。此外,遏制需求也非常重要。如果这些都能做到,至少一些犀牛物种会获得喘息之机,开始种群恢复。

无论如何,属于犀牛的辉煌岁月已经过去。我们如今只能在博物馆中欣赏它们祖先的化石遗留,想象它们在大草原上曾经的伟岸雄姿。(任天)

原文:http://www.bbc.com/earth/story/20150518-the-epic-history-of-rhinos

黑猩猩与猴类进入石器时代:石头敲开坚果

一只黑猩猩利用石头作为敲击工具
一只黑猩猩利用石头作为敲击工具
黑猩猩使用石头作为工具已经几千年的历史
黑猩猩使用石头作为工具已经几千年的历史
一群黑猩猩正在用石头敲打坚果
一群黑猩猩正在用石头敲打坚果

在非洲西部的热带雨林、巴西的丛林以及泰国的海边,考古学家发掘出了一些令人惊奇的石头工具。

这些石器的特殊之处并不在于制作有多么精巧,一个未经训练的观察者可能很难认出它们是古老的石器;而这种“古老”其实也不出奇,它们的历史大概相当于古埃及的金字塔。

真正令这些石器引人注目的是,它们并非出自人类之手。使用这些石头工具的是黑猩猩、卷尾猴和食蟹猕猴,而这些石器的出土地点,也成为一门崭新科学的基础。这门新的科学便是灵长类考古学。

这些工具是很原始的。黑猩猩或卷尾猴所用的石锤远不能与远古人类使用的石斧相媲美。然而这并不是重点。这些灵长类动物已经发展出一种文化,一种基于石器的常规工具技术。这意味着,它们已经进入了石器时代。

几十年前,生物学家还认为人类是唯一能够广泛使用工具的物种。实际情况并非如此。我们现在知道,许多哺乳动物、鸟类、鱼类甚至是昆虫都能利用周围环境中的物体作为工具,使自己的生活更加便利。

一只食蟹猕猴正在用石头敲碎鸟蛤
一只食蟹猕猴正在用石头敲碎鸟蛤

许多灵长类也会使用工具。例如2014年的一个报道称,一只野生大猩猩会利用树枝去钓蚁巢外面的蚂蚁。不过,灵长类通常不会把石头变成工具。“灵长类考古学”(Primarch)项目的负责人、英国牛津大学的迈克尔·哈斯拉姆(Michael Haslam)说:“红毛猩猩、狒狒和大猩猩都曾被观察到使用植物作为工具,但从没发现它们会使用石头工具。”

事实上,大型猿类为什么很少使用石头工具还是一个谜。不过,这可能与它们的生存环境有关。对这些大部分时间生活在丛林中的灵长类来说,石头其实并不是那么好找。“植物在灵长类的栖息地中随处可见,但石头不是,”哈斯拉姆说道。

这意味着,即使有一只非常聪明的大型类人猿开始使用石头作为工具,其他同类即使想要学习,也可能找不到足够的石头,更不用说把新的技能传给后代了。不过,生活在非洲西部的黑猩猩似乎成功地将使用石头工具的技术传了下来,这种用于敲开坚果的技术似乎已经存在了许多世代。这一发现来自2007年发表的一项研究,该研究在灵长类考古学中具有标志性的地位。

通常情况下,人类考古学所依赖的理念是:我们能通过遗留下来的人工制品识别出人类的行为。细小的磨损和标记可能会被粗心的观察者忽略,但对受过训练的研究者来说,这其中包含着巨大的信息财富。

一只黑卷尾猴正在吃已经敲好的坚果一只黑卷尾猴正在吃已经敲好的坚果

在克里斯托弗·伯施(Christophe Boesch)的率领下,德国马克斯·普朗克进化人类学研究所的“灵长类考古学家”将上述理念应用到了对黑猩猩石器的研究中。在科特迪瓦的热带雨林中,他们发掘了森林地面以下1米的深度,揭开了一个有4300年历史的石器“宝库”。其中有些石器的加工精度极高,只可能是人类单独完成;但其他一些石器上面的痕迹表明,它们可能被以一种更为原始的方式利用,例如只是作为敲打工具,用来敲开坚硬的果壳——就像今天我们在同一地区见到的黑猩猩一样。

此前,克里斯托弗及其同事已经对当代该地区黑猩猩的“石器文化”进行了研究,表明黑猩猩在选择和使用工具方面具有一些特有的“风格”。举例而言,黑猩猩往往会选择较大和较重的石头,重量在1千克到9千克之间,而人类选择的石头重量大多在1千克或以下。在发掘出来的这些4300年前的石器中,许多重量都超过1千克,表明使用它们的可能是黑猩猩。

黑猩猩还会使用石器敲开一些特定的、人类不吃的坚果。在一些古老的石器上,还保留着这些坚果的淀粉残渣。

综合这些研究可以得出一个显而易见的结论:在科特迪瓦的热带雨林中,黑猩猩使用石器的历史至少有4300年,并一直延续到现在。克里斯托弗称,黑猩猩的“石器时代”至少在那个时候已经开始,甚至是更早。然而,“很难预测在哪里可以发现足够古老的土壤层,从而观察更早时代的情况。”

理论上,黑猩猩石器时代可能在非常早的时候就开始了。

黑猩猩是与人类关系最近的现生动物,它们能使用石器的事实暗示着,黑猩猩与人类的共同祖先或许最早发展出了利用石头工具的技术。哈斯拉姆称,这种情况发生的 可能性很低。如果真是如此,我们可以推断出所有的黑猩猩都应该会使用石器,但现在我们只在非洲西部看到少数种群具有这种能力。

更加合理的情况是,非洲西部的黑猩猩在与非洲中部和东部的黑猩猩种群分离之后,发展出了一种石器“传统”。哈斯拉姆称,这一事件可能发生在50万到100万年前。从现在的观察结果来看,非洲西部这些黑猩猩的“石器时代”与人类的石器时代完全不同。

换句话说,石器时代的灵长类在演化树上非常分散,它们必须各自独立发展出利用石头的技术。“在同样的行为上,我们有多种多样的发明。”哈斯拉姆说道。

现在,哈斯拉姆的团队正利用克里斯托弗研究科特迪瓦黑猩猩考古记录的方法,对卷尾猴和猕猴使用工具的历史进行研究。这项研究也是“Primarch”项目的一部分,目前尚未发表。哈斯拉姆说:“我们现在再所有使用工具的灵长类的活跃区域,都发现了埋藏在地下的石头工具。”

一只黑卷尾猴正在享用拿石头敲开的坚果一只黑卷尾猴正在享用拿石头敲开的坚果
生活在泰国岛屿上的食蟹猕猴生活在泰国岛屿上的食蟹猕猴
南美洲的卷尾猴已经学会了怎么使用石头工具南美洲的卷尾猴已经学会了怎么使用石头工具

与黑猩猩一样,卷尾猴也会利用石器敲开坚果,或者挖掘出植物的块茎。“每次在自然栖息地中对黑卷尾猴种群进行观察时,都会发现石器的使用,”哈斯拉姆说,“这可能是除人类以外,唯一一个普遍使用石头工具的物种。”

相比之下,生活在岛屿上的食蟹猕猴则会用石头敲开蛤蜊的外壳。这两种猴类显然会将使用石器的传统代代相传。这也意味着,在人类之外,至少有三种灵长类动物具有很长的石器使用历史。

黑猩猩和这两种猴类的石器看起来非常原始,但不要忘了,就在不长的历史之前,我们的祖先也使用着同样原始的石器。

2015年5月,肯尼亚的考古学家发表了一份研究结果,详细描述了人类祖先制作的最早石器。这些“Lomekwian”文化的石器发现于距今已有330万年历史的考古遗址中。发掘团队称,这些石器所采用的技术与那些使用石器的黑猩猩和猴类的手法十分相似。

这一结果意味着,对灵长类使用石器情况的研究,将为我们了解早期人类的行为提供线索。不过,做出结论并不是一件简单的事,因为早期人类与黑猩猩以及其他猴类还是有着很大的不同。

在“Lomekwian”文化之后大约70万年的时间里,人类的石器技术一直在进步。首先是“奥杜威”(Oldowan)文化,包括专门用修理石片加工出来的具有锋利边缘的石器。100万年之后,具有精细砍削刃的“阿舍利”(Acheulean)手斧出现在了考古记录中。

为什么我们的祖先学会了制作如此先进的石器,而且是在如此久远的时期,而黑猩猩和猴类却仍然没有超越“Lomekwian”文化的技术?

人手所发生的改变小于黑猩猩的手人手所发生的改变小于黑猩猩的手

你或许会认为这与人类手部的演化优势有关,似乎人手更擅长对物体进行精细的加工。事实上,2015年7月,美国乔治华盛顿大学的塞尔吉奥(Sergio Almécija)在一项研究中称,在过去几百万年的时间里,人类手部所发生的改变比黑猩猩的手少得多。

“相比黑猩猩,人类和黑猩猩的祖先所具有的手长比例与人类更为相似,”塞尔吉奥说,“在指头长度比例上,人类实际上比黑猩猩更为原始。”

塞尔吉奥称,如果不是手的演化拖累了黑猩猩和猴类,那问题的关键可能在于它们的大脑。哈佛大学的亚历珊德拉·罗萨蒂(Alexandra Rosati)说:“可以想见的是,创造石器需要一些额外的认知能力:不仅仅是识别出什么东西会成为有用的工具,还需要能制作出来。”

人类具有较大的大脑容量,也更加聪明,这或许正是我们能制作出更好工具的原因。不过,要解释人类祖先大脑容量为何开始增大的原因,还真不是那么简单的事。

哈佛大学灵长类动物学家理查德·兰厄姆(Richard Wrangham)提出的一个说法是,我们的大脑之所以一直在增大,得益于烹饪技术的发展。“更大的大脑,其生长和维持的能量就要更多,相比生食,烹饪能够增加我们从食物中摄取的能量。”罗萨蒂说道。

人类发明烹饪的时间是在什么时候,现在还不清楚。如果是在人类的大脑已经开始增大很长时间以后,那兰厄姆的理论就将是错误的。但是,如果他是对的,那就意味着罗萨蒂及其哈佛同事在2015年的研究结果非常重要。黑猩猩或许从未学会怎么控制火,但罗萨蒂等人发现,它们的智力足以理解烹饪带来的好处。

在一系列实验中,罗萨蒂和同事给黑猩猩提供了一个“烤箱”:黑猩猩可以把食物放到这个容器里,稍后不久食物就会变成煮熟的状态。他们还设置了另一个容器,食物放进去之后,过一会拿出来还是生的。结果表明,黑猩猩更加喜欢把生的土豆放到“烤箱”里,而不是另一个容器。

此外,当科学家把木条和生土豆条一起交给黑猩猩时,它们并不会把木条也放到“烤箱”里。这表明,它们不是简单地把“烤箱”看作是提供熟食的装置,而是已经理解这个“烤箱”只能煮熟可以吃的东西。

黑猩猩还会把一些生的食物从较远的地方搬运到“烤箱”的位置,也许在几百万年前,我们的祖先也像它们这样运输食物。

当然,除非黑猩猩学会用火——这是一个巨大的跨越——否则它们永远不会真正获得烹饪食物的好处。不过,罗萨蒂等人的工作表明,人类祖先之所以能发展出更大容量的大脑,并制作出更先进的石器,其中涉及的大脑回路其实在黑猩猩身上也存在。

哈斯拉姆称,黑猩猩——以及黑卷尾猴和食蟹猕猴——可能还没有到达它们技术能力的极限。不过,它们是否有机会实现石器时代的技术进步还是个问题。

“由于栖息地破坏和捕杀,我们正在使它们的数量急剧减少,”哈斯拉姆说,“与较大的种群相比,较小的种群无法传播并保持复杂的技术。”换句话说,黑猩猩和猴类或许具备发展出更先进石器的能力,但它们很可能已经没有机会了。(任天)

原文链接:

http://www.bbc.com/earth/story/20150818-chimps-living-in-the-stone-age

 

巨蟒传说

史密森学会博物馆中的泰坦巨蟒原尺寸模型

巨蟒传说

在北欧神话中,雷神索尔(Thor)与巨人希密尔(Hymir)有一次划船出海钓鱼,准备晚餐。希密尔很快钓到了两头鲸鱼,而索尔真正想钓的是世界巨蛇约尔曼冈德(Jörmungandr)。这条巨蛇的体型之庞大,甚至可以将尘世围绕。索尔拧下一头黑色公牛的头,作为钓饵,成功地将约尔曼冈德引出海面。当他用尽全力将巨蛇拉起时,力量之大把船底都踩破了。又惊又怒的巨蛇在水面上翻腾,岩石崩裂,大地颤抖。正当巨蛇被拖到船沿,索尔准备用雷神之锤将其打死的时候,已经被吓坏的希密尔连忙把钓线砍断。约尔曼冈德跌回了深海,直到“诸神的黄昏”(Ragnarok)时,它才与宿敌索尔再次战斗,并最终同归于尽。

无论是传说还是现实世界,体型庞大的巨蛇总会给人以心灵的震撼。让我们来到6000万年前,在如今属于哥伦比亚的一片沼泽地中,看一看曾经活跃在那里的一种令人瞠目结舌的巨蟒。泰坦巨蟒(Titanoboa),已知地球上曾经生活过的最大的蛇,体长接近15米,重量可达2500磅(约合1.1吨)——10倍于如今生活在南美洲的森蝻(Eunectes murinus)。

泰坦巨蟒的体型之大,几乎已经达到了在陆地上生活的物理极限。陆地动物,包括你我在内的每个人,以及猫、狗、长颈鹿、蜥脚类恐龙等,都必须在重力的限制之下生活、演化。30米长的蓝鲸——有史以来地球上最大的动物——只有借助海水的浮力,才能减轻重力的影响。

科学家推测,泰坦巨蟒肯定也需要借助模拟的失重才能维持如此庞大的体型,它们应该有相当部分的时间要待在水里。从化石所处地层的地质学特征,以及对其体型的推算,可以看出它们可能并不需要太强的陆地活动能力。

在河边晒太阳的泰坦巨蟒,丝毫没有意识到6000万年前那场巨大灾难即将来临

 

蛇是貌不惊人的游泳高手,有点像树懒(说实话,你见过树懒游泳没有?它们在水里比在陆地上动作快多了)。尽管没有海蛇那般的灵活性,但泰坦巨蟒也没有必要在水中迅速地辗转腾挪。科学家推测,泰坦巨蟒更可能是伏击猎手,它们不靠毒液,而是凭借强大的肌肉将猎物挤压致死。我们现在看到的各种蟒蛇也是如此,科学家相信泰坦巨蟒的行为跟它们差不多。

蟒蛇一般躲在浅的河流和沼泽底部,可以憋气长达45分钟,或者就把鼻子伸出水面进行呼吸。它们还会在钻入厚厚的沉积物中,等待猎物——如倒霉的水豚——涉水经过。它们的攻击速度之快,令人眼花缭乱,肌肉的收缩也残酷无情。在蟒蛇的挤压之下,猎物不仅不能呼吸,血液循环甚至也会停止。

在泰坦巨蟒生活的年代,像水豚这样的大型哺乳动物(水豚是世界上最大的啮齿类动物)还没有出现,因此泰坦巨蟒捕食的是两米长的肺鱼,以及巨大的乌龟和鳄鱼。显然,泰坦巨蟒并不是当时唯一的庞然大物,而这是有原因的。

“孩子,在学校里好好待着……”巨蟒口中的鳄鱼囔囔说道

 

爬行动物需要外部的热量来推动新陈代谢,在整个生命中也会不断生长——当然,在达到某个高值之后生长速度会减缓,但依然在生长。对于蛇类来说,它们的最大体型上限取决于周围环境的温度。在泰坦巨蟒生活的古新世,气候比今天温暖得多,这也使许多爬行动物长成了惊人的体型。在泰坦巨蟒化石所在的地层中,科学家还发现了巨大的鳄鱼和龟类。

想象一下1.5米长的乌龟和6米长的鳄鱼,即便如此,它们依然不是泰坦巨蟒的对手。而且,对这些处于食物链较低等级的动物来说很不走运的是,当时温暖的气候造就了许多庞大体型的蛇类。在发现泰坦巨蟒之前,科学家曾认为非洲巨蛇(gigantophis)是最长的蛇。它们生活在约4000万年前的撒哈拉沙漠南部,长度可达10米。

相比之下,所谓的“温血动物”——即恒温动物,却呈现出相反的趋势:体型越大,就越适应更加严寒的环境,例如陆地最大的食肉动物北极熊。这是因为,体型越大,表面积与体积比就越小,因而能更好地保存热量。这一规律被称为伯格曼法则(Bergmann’s rule)。

哺乳动物在体温过高时,会通过汗液进行降温,但蛇类就没有这种技能。因此,生活在热带地区的巨蛇得时常面对炙热的考验。那么,它们是如何避免自己被烤死的呢?科学家推测,水栖的生活方式可以很好地调节巨蟒的体温——夏季酷热的时候,咱们不也是都往游泳池和海边跑。

泰坦巨蟒的一节脊椎骨。相比之下,一条中到大型的蟒蛇,其一节脊椎骨的大小大约相当于图中男子的大拇指指甲

泰坦巨蟒灭绝的原因和时间依然是一个谜题。感谢河流底部这些沉积物的独特性质,使泰坦巨蟒的尸体得以避开食腐动物,并免遭外界环境的侵蚀。沼泽水域一向能够产生不错的化石,更不用说我们现在依然在大规模使用的煤炭。事实上,泰坦巨蟒的化石就来自世界上最大的露天煤矿之一——Cerrejón煤矿。经过漫长的地质年代,沼泽的沉积物逐渐变成了不同类型的岩石:古生物学家发现的泰坦巨蟒化石位于主要由黏土形成的岩石中,而煤矿工人更感兴趣的是岩石周围纯植物来源的煤炭。

或许在未来的某一天,由于人类将化石燃料利用殆尽,地球的温度上升,在南美洲的热带雨林中可能又会孕育出新的泰坦巨蟒。届时的人类——如果还存在的话——是否会感到一丝讽刺呢?

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编译自

Absurd Creature of the Week: The 2,500-Pound Snake That Devoured Gigantic Crocodiles

能吸起300倍自身体重的鱼

喉盘鱼能吸起300倍于自身重量的物体。实际上,图中这条鱼已经死了……

 

能吸起300倍自身体重的鱼

丹·古德曼(Dan Goodman)一直自称“蜘蛛丹”(SpiderDan,源自蜘蛛侠Spider-Man),从三十多年前开始,他就在寻找一种能用于攀登西尔斯大楼(Sears Tower,现已改名为威利斯大厦,Willis Tower)的吸盘。这座大楼有110层,高442.3米,位于美国芝加哥。1981年5月25日,丹·古德曼终于穿上了特制的“蜘蛛侠”套装——采用了装玻璃工人用于运送玻璃的吸盘——并用时七个半小时,成功爬上了西尔斯大楼。当然,执法人员在楼顶上拘捕了他。由于大楼方面为他求情,最终他只被罚款了35美元就无罪释放了。

“蜘蛛丹”的攀登令人惊叹,但自然界中有更加不可思议的吸附高手。喉盘鱼(喉盘鱼科学名为Gobiesocidae,英文clingfish)就是其中之一。它们的腹部长有一个吸盘,能吸起重量相当于自身体重300倍的物体。

世界上已知有161种喉盘鱼,外形差别巨大,小到可以吸附在海胆的单根棘刺上,大到如同篮球运动员的手臂,也有一些深海种类的吸盘几乎已经消失。被科学家研究最多的当属条纹喉盘鱼(学名:Gobiesox maeandricus),而这得部分归功于华盛顿大学的鱼类生物学家亚当·萨默斯(Adam Summers)。条纹喉盘鱼主要分布于墨西哥、加拿大和美国的太平洋近岸海域。

“蜘蛛丹”拥有人类的智慧,而喉盘鱼的优势则在于演化的时间。据萨默斯介绍,喉盘鱼的吸盘实际是由腹鳍和胸鳍组成,二者融合成了盘状。在吸盘边缘具有微小的六边形,但在人类的肉眼看来完全是平的。“但当你在扫描电镜下观察时,”萨默斯说,“你会看到这些六边形的顶部就像是一根根意大利面条,其宽高比例和长度与壁虎、蜘蛛或甲虫脚上的刚毛相差无几。”

喉盘鱼的吸盘由高度特化的腹鳍和胸鳍组成。

 

这些细毛这对保持强劲的吸力至关重要,不仅使喉盘鱼的吸盘能在岩石上获得良好的密封效果,而且可以产生很强的摩擦力。“它们使吸盘边缘不会出现滑动,”萨默斯说,“在粗糙的表面,这些细毛通过与表面紧密连结,防止了吸盘移动。”

在这里先说一点有关吸盘的基础知识。当你把吸盘放在某个表面上按下去时,吸盘里的空气被挤出,形成了部分真空。由于周围的气压远高于吸盘内部,因而吸盘能紧紧地吸附在物体表面上。所以,实际上是大气压提供了吸力。

扫描电镜下的喉盘鱼吸盘边缘,可以看到大量的细毛

 

现在,回想一下你在生活中见到的那些“没用”的吸盘。一开始,它可能是在重压之下——如一瓶洗发水——缓慢地滑动,而一开始滑动,空气就会溜进吸盘内部,加速吸盘滑动。当内外压力越来越接近,吸盘也最终不可避免地离开墙面,回归大地的怀抱。

相比之下,喉盘鱼的吸盘就耐用得多。它们的吸盘比塑料吸盘更加柔韧,能适应凹凸不平的表面,而且数不清的细毛可以提供足够的摩擦力。在海洋中,只要喉盘鱼能保持吸盘内的压力足够低,它们就能紧紧地附着在岩石表面上(与许多生活在潮间带的鱼类一样,喉盘鱼有相当多的时间是在海水以外度过的,它们可以直接用鳃呼吸,甚至能通过皮肤吸收氧气)。

那么,到底喉盘鱼为什么会演化出如此强有力的吸盘呢?“这样做有几个目的,”萨默斯说,“一个是当它们处于潮间带时,可以稳固地吸附在岩石上,对抗激烈的海浪。”

潮间带岩石上的喉盘鱼和帽贝

 

第二个目的明显就聪明得多。条纹喉盘鱼以帽贝为食,这是一类圆形的、紧密附着在岩石上的小型贝类。“当发现一只帽贝的时候,”萨默斯说,“它们会靠得很近但不触碰帽贝,然后紧紧地吸住岩石表面。接着,它们张开嘴,用下颌的牙齿刺入帽贝的底部,将其从岩石上剥下来。整个过程吸盘都保持紧密吸附的状态。”

在喉盘鱼家族中,有些成员的体型太小,还无法发挥这种技能来捕猎帽贝,但它们也有自己的秘密武器。据一项新的研究报道,在已被科学家研究了近260年的缘盘鱼(学名: Acyrtus artius)身上,有了令人惊奇的发现:其支撑鳃盖的骨骼已经演化成了有毒的倒钩。事实上,这使它成为了世界上已知最小的有毒脊椎动物。

“这个例子中,在某个鳃盖骨棘的基部,演化出了某种皮肤腺,”萨默斯说,“从演化的角度来说很有意思,因为每次出现了一个新的输送系统,和一个新的腺体,就有机会产生新的毒素类型。”

科学家还没有完全搞清楚这种毒液的组成,但可以想见的是,生物医药界肯定很有兴趣研究这些毒素的潜在药用价值,就像蝎子、蛇和鸡心螺的毒素可用于治疗一系列疾病一样。

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编译自

Absurd Creature of the Week: This Fish Can Support 300 Times Its Weight With a Super Suction Cup

加拉帕戈斯的嗜血小鸟

嗜血的小鸟

加拉帕戈斯群岛的美丽与残酷同在。你或许听说过帕特里克·沃特金斯(Patrick Watkins)的故事。1805年,这位水手被其船长流放到了加拉帕戈斯群岛。根据传说——大部分来自沃特金斯自己——他在岛屿上成功地活了下来,并用蔬菜和过往的船只交换掺水烈酒。他时常喝得大醉,路过的水手们时不时会发现他衣衫褴褛,浑身晒得通红,并不停地胡言乱语。这副尊容想必使许多船长打消了救他的念头。

不过,沃特金斯并不是加拉帕戈斯唯一令人害怕的存在。在满是岩石的沃尔夫岛(Wolf Island),就生活着一群一群的“吸血鬼”。它们被称为“吸血雀”,体型小巧,以叮啄一些鸟类的羽毛根部,吸食血液为生,并且能不可思议地避免和受害者发生冲突。在著名的达尔文雀中,它们堪称奇葩中的奇葩。

吸血雀的喙

肯·佩德伦(Ken Petren)是辛辛那提大学的一位演化生物学家,2014年4月,他来到沃尔夫岛,对这种雀形目鸟类进行研究。实际上,这是尖嘴地雀的一个亚种,学名为Geospiza difficilis septentrionalis。 “之前我很怀疑关于吸血雀的整个故事,我听说了很多,觉得并没有大量数据的支撑,大部分只是基于有限的观察。” 佩德伦说道。

然而,佩德伦的发现比原先预想的更为可怕。在以往的记录中,吸血雀纠缠的是成年鲣鸟。“在这个岛上,它们确乎会有目的地攻击巢中的鲣鸟雏鸟,”佩德伦说,“而且它们叮啄的是长有皮脂腺的尾羽基部,使那里流血,然后吸食血液。”

更加穷凶极恶的是,吸血雀会成群结队地叮啄、吸血。不过,尽管佩德伦观察到它们围聚在死去的雏鸟周围,但他并不能肯定吸血雀就是雏鸟死亡的罪魁祸首。在这样一个炎热、干燥的小岛上,生存环境十分恶劣,海鸟的死亡率本来就很高。而且,佩德伦也没有直接观察到吸血雀主动杀死雏鸟。

在雏鸟无力防卫的时候,为什么成年鲣鸟没有过来把吸血雀赶走呢?鲣鸟的血液足够应付吸血雀的叮啄,但明显还是会产生不适,怎么鲣鸟看起来似乎都无动于衷呢?

或许这也是一种无奈:反抗吸血雀是徒劳的。按佩德伦的估计,吸血雀的数量比加拉帕戈斯群岛中所有其他地雀加起来还多。所谓双拳难敌四手,何况是如此众多的吸血尖嘴。它们就像九头蛇怪一样,赶走一只,又来一只。有人还推测,这一过程也可能是清洁行为的扩展。事实上,佩德伦就观察到有些吸血雀会啄食海鬣蜥身上的蜱虫。事情有可能是这样的,一开始吸血雀也是为海鸟提供清除寄生虫的服务,后来渐渐发现,叮啄得深一点,获得的就多一点——血液的营养可是很丰富的。

吸血雀也会偷取海鸟的蛋。“它们会将头低下来,然后抬起脚,将鸟蛋向前推,直到滚下石崖摔碎,”佩德伦说,“然后它们就飞到鸟蛋掉落的地方,吸食蛋黄。”

吸血雀的食性很杂,有时也会以其他鸟类的排泄物为食

“整个过程很有趣,”他补充道,“一只吸血雀蹲在那里准备推动鸟蛋,其他同类都站在周围看着,就那么看着,整个鸟群都在等待着好东西流出来。而且,这些鸟还会依次上阵,去推那个鸟蛋。”

其实,血液和蛋黄只是吸血雀众多食物中的两种。它们是名副其实的杂食动物,植物的种子,甚至其他鸟类的呕吐物都在它们的食谱上。吸血雀具有尖利的喙,十分适应这种生活方式。它们不仅能啄得海鸟尾巴沾满鲜血,也可以啄开水果,吸食美味的果浆。想要在环境恶劣的沃尔夫岛生存下来,就必须得有创造性,特别是在旱季。据佩德伦的数据,在艰难的旱季中吸血雀的数量会急剧下降,幅度甚至可能达到90%。

加拉帕戈斯群岛上的雀鸟在鸟喙的大小和形状上有着很大差别,并各自占据着独特的生态位。鸟喙高度适应食物来源,例如较大的喙可以啄开更坚硬的植物种子,能吃到别的鸟类吃不到的食物,从而提高生存的概率。这些雀鸟被统称为达尔文雀,完美呈现了生物适应环境的演化变化。

达尔文雀

然而,即使经过无数年的演化,这些雀鸟——以及群岛上的其他生物——也没有预料到还有比干旱更加致命的威胁:人类。我们已经将无数的外来物种带入了加拉帕戈斯群岛,从山羊、鸭子,再到黄蜂。尽管大部分原生物种尚未面临灭绝的危险,但当地执法部门还是要不断监控着入侵者。幸运的是,沃尔夫岛——吸血雀的家园——是为数不多几个保持原始状态的岛屿之一。只有像佩德伦这样的科学家,在经过严格的检疫之后才能上岛。游客不能涉足这里,但可以在周围的海里潜水。

在加拉帕戈斯群岛的许多栖息地,包括沃尔夫岛,各种各样的物种不用害怕天敌,可以无所顾忌地进行演化,而这也使它们在面对入侵物种时显得非常脆弱。不过,也正是对外来者的陌生,使这些动物在科学家面前呈现出最自然的状态。“这些动物的行为令人难以置信,”佩德伦说,“它们就是无视你的存在,地球上这样的地方已经很少了。所以,你可以独自近距离地观察这一切,而这也正是最与众不同的地方。”

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原文编译自

Absurd Creature of the Week: The Tiny Blood-Slurping Bird That Terrorizes the Galapagos