為什么史前動(dòng)物都這么大？

為什么史前動(dòng)物都這么大？

為什么乳齒象、猛犸象、很多恐龍等史前動(dòng)物都那么大？這一直是個(gè)謎。長期以來，人們把它的體積大歸因于環(huán)境因素。

另一個(gè)被廣泛接受的解釋是大眾科學(xué)定律。隨著時(shí)間的推移和動(dòng)物的進(jìn)化，生物會越來越大。

人們認(rèn)為，史前動(dòng)物是在幾千年的滅絕過程中進(jìn)化而來的，隨著時(shí)間的發(fā)展，它們變得越來越大。當(dāng)下一次大滅絕發(fā)生時(shí)，巨大的動(dòng)物滅絕，新的更小的動(dòng)物取代它們，然后逐漸變得越來越大，直到下一次大滅絕發(fā)生。

Copfa還解釋了為什么我們不 現(xiàn)在沒有巨大的陸地動(dòng)物，至少按照史前的標(biāo)準(zhǔn)。距離上一次大滅絕已經(jīng)6600萬年了，白堊紀(jì)導(dǎo)致了恐龍的滅絕。

但從進(jìn)化的角度來看，時(shí)間還不夠長，在科普的規(guī)律下，生物會逐漸變得龐大。

然而，最近的化石研究對這兩種理論提出了質(zhì)疑。這些研究表明，各種大小的恐龍將共存。

甚至在某些情況下，它們會變小而不是變大。

基于這些研究證據(jù)，一種新的理論解釋了為什么會有這么多巨型恐龍。研究表明，它們骨骼和肺部的生理功能與鳥類相似。

最大的恐龍，長脖子對著龍，重約45噸，相當(dāng)于約7頭非洲象。它們的骨頭里有氣泡，會減輕體重，防止它們變大后塌陷。它們的肺效率非常高，所以它們的呼吸和熱交換可以很好地支持大尺寸的肺。

此外，它們產(chǎn)卵和繁殖更快，這是巨大動(dòng)物的繁殖優(yōu)勢之一。

超級龍是陸地動(dòng)物，這使它無法成為地球上最大的動(dòng)物。事實(shí)上，45噸重的超級巨龍與目前最大的動(dòng)物藍(lán)鯨相比根本不算什么。藍(lán)鯨估計(jì)大約有89-98英尺長。我們很難在水下測量如此巨大的生物。其重量可達(dá)150噸。

它們攝入的水分可以增加浮力，這使得比超級巨龍重三倍的藍(lán)鯨不會垮掉。

史前動(dòng)物為什么都那么大？

在穩(wěn)定的環(huán)境中，自然選擇總是對大型動(dòng)物有利。無論是為了獲取食物，搶占棲息地，抵御天敵，都會很便宜，在求偶階段會得到更多異性的青睞。

因此，大型動(dòng)物更容易存活下來，留下更多的后代，而且由于遺傳的原因，大型個(gè)體的后代往往更大，因此生存和繁殖的優(yōu)勢可以代代相傳并得到鞏固。

根據(jù)Copfa 的原理，動(dòng)物總是隨著時(shí)間變得越來越大，直到滅絕來臨時(shí)，巨型動(dòng)物滅絕，較小的動(dòng)物取而代之?？铸埖染扌褪非皠?dòng)物都是這樣出現(xiàn)的，也是這樣走向滅絕的。到目前為止，最后一次滅絕事件發(fā)生在12000年前，現(xiàn)存最大的動(dòng)物是這場災(zāi)難的幸存者。理論上，未來我們肯定能看到比恐龍更大的動(dòng)物。

提到史前動(dòng)物，人們首先想到的是巨大，想當(dāng)然地認(rèn)為它們都比現(xiàn)代動(dòng)物大得多。事實(shí)上，雖然很多史前生物確實(shí)非常非常大，但是我們熟悉的巨型史前動(dòng)物并不是同時(shí)出現(xiàn)的。巨型恐龍，包括阿根廷龍和梁龍等食草性巨型蜥腳類恐龍，以及霸王龍等食肉性大型獸腳類恐龍，生活在中生代的侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)，約2億年前至6600萬年前。

大約4500萬年前，在新生代始新世，地球上出現(xiàn)了第一波巨型哺乳動(dòng)物，包括像犀牛一樣的尤因塔獸和巨大的安第斯山脈中獸。長毛猛犸象、成噸的大地懶和雄偉的劍齒虎生活在大約500萬年前到1.2萬年前的最后一個(gè)冰河時(shí)期。四足動(dòng)物登陸至今已有3.7億年。巨獸出現(xiàn)過這么多波，很正常。我們可以 不要把整個(gè)地質(zhì)歷史與今天相比較。s期。

史前動(dòng)物并不都這么大。我們哺乳動(dòng)物的原始物種在中生代與恐龍共享同一片土地。大部分只有老鼠那么大。最小的恐龍，長著羽毛的胡姚龍，只有40厘米長。史前動(dòng)物不一定比今天大。相似或相關(guān)的物種。泰坦蟒，生活在6000萬年前的古新世，身長12.8米，比一輛公共汽車還長，重1.1噸，相當(dāng)于一輛大眾polo轎車的重量，比現(xiàn)存的所有蟒蛇都要大得多。

馬的祖先生活在與今天的祖先泰坦巨人大致相同的時(shí)代。的馬，比今天的要小得多。的馬。它的肩高只有40厘米，僅相當(dāng)于一只狐貍的大小。為什么有些史前動(dòng)物能長這么大？早在19世紀(jì)，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，從化石記錄的信息來看，動(dòng)物總是隨著時(shí)間變大。這個(gè)定律叫做科普法定律。根據(jù)達(dá)爾文 的進(jìn)化論，動(dòng)物傾向于過度繁殖，由于變異，它們的后代有的更大，有的更小。在穩(wěn)定的環(huán)境中，自然選擇總是對大型動(dòng)物有利。

大尺寸意味著高效率。大象-老鼠曲線告訴我們，體重越大，單位體重的耗氧量越小。無論是食草動(dòng)物還是食肉動(dòng)物，高大的個(gè)體都會利用食物，搶占棲息地，抵抗天敵，在求偶階段也會獲得更多異性的青睞。因此，大型動(dòng)物更容易存活下來，留下更多的后代，而且由于遺傳的原因，大型個(gè)體的后代往往更大，因此生存和繁殖的優(yōu)勢可以代代相傳并得到鞏固。這樣，在強(qiáng)大而持久的自然選擇作用下，動(dòng)物會向越來越大的方向發(fā)展。

那些巨型恐龍，遠(yuǎn)古巨獸，都是經(jīng)過幾千萬年的進(jìn)化才出現(xiàn)的。自然界一定有阻止動(dòng)物變大的反應(yīng)，否則我們今天早就被龐然大物覆蓋地面了，重力就是這樣的反應(yīng)。科學(xué)家推測恐龍 骨骼和肺的生理機(jī)能很可能與鳥類相似。它們的骨骼上有氣袋，這可以減輕它們的重量，防止它們在變大時(shí)塌陷。他們的肺也非常強(qiáng)壯，使他們能夠更有效地呼吸和交換熱量。

而支持其長到更大的體型。

現(xiàn)存最大的動(dòng)物藍(lán)鯨，也是有史以來最大動(dòng)物之一，它們生活在海洋里，水的浮力能幫助它們支撐體重。也正是由于這個(gè)原因，海中的動(dòng)物通常能長得比陸地上更大。 當(dāng)然，阻止動(dòng)物持續(xù)增大最強(qiáng)大的反作用力當(dāng)屬生物大滅絕。

在穩(wěn)定安逸的環(huán)境中，動(dòng)物總是不斷變大，大型化往往伴隨著特化，使巨型動(dòng)物成為適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境的專家。然而環(huán)境卻不總是一成不變的，地球內(nèi)外和太空中的種種因素都可能導(dǎo)致環(huán)境在短時(shí)間內(nèi)劇變，這樣首先遭殃的就是這些無處可逃、繁殖又慢的巨型動(dòng)物。因此，大型化就是動(dòng)物演化道路上的一個(gè)*胡同，帶給動(dòng)物的必將是暫時(shí)的繁盛與最終的消亡。

當(dāng)大滅絕到來，巨型動(dòng)物滅絕，新的較小的動(dòng)物取而代之，重走大型化之路，直到下一次大滅絕到來。 很多人說過去的動(dòng)物大是因?yàn)槭非按髿庵泻趿扛?，這種說法缺乏科學(xué)道理。地球上含氧量最高的時(shí)期不是恐龍時(shí)代，也不是新生代的兩次巨獸時(shí)代，而是恐龍出現(xiàn)前一億多年的古生代石炭紀(jì)，當(dāng)時(shí)大氣中含氧量達(dá)到了35%?？铸垥r(shí)代前夜的三疊紀(jì)是寒武紀(jì)大爆炸以來大氣含氧量的最低谷，僅15-18%。

恐龍時(shí)代的大氣含氧量為15-25%，新生代是21-25%，并沒有明顯差異，可知恐龍的巨大與含氧量無關(guān)。不過，含氧量高雖不能**體型增長，但有助于支持動(dòng)物更大的體型，尤其是對昆蟲等無脊椎動(dòng)物。昆蟲只有氣管沒有肺，呼吸器官很不發(fā)達(dá)，需要空氣中有很高的含氧量才能給較大的身體供氧。

在石炭紀(jì)，蟑螂有家貓那么大，而蜻蜓大得就像海鷗。 還有人說過去的動(dòng)物體型大是因?yàn)闅夂驕嘏３诌@種觀點(diǎn)的人只知其一不知其二。根據(jù)貝格曼規(guī)則，在寒冷的環(huán)境中，恒溫動(dòng)物體型越大越有利，體型大意味著表面積/體積比較小，熱量散失較少，可以不必將過多能量浪費(fèi)在維持體溫。

而爬行動(dòng)物則正好相反，在溫暖環(huán)境中，體型越大越有利于隔絕熱量，防止動(dòng)物身體過熱。今天的全球平均氣溫是15℃，明顯比恐龍時(shí)代和古近紀(jì)的巨獸時(shí)代低，而又顯著高于冰河世紀(jì)的巨獸時(shí)代，由此可知?dú)鉁馗叩团c巨型動(dòng)物的出現(xiàn)關(guān)聯(lián)不大。 那么，到底是什么原因?qū)е陆裉煳覀円姴坏较窨铸埡桶彩汐F、猛犸象這樣的龐然大物了呢？柯普法則已經(jīng)告訴我們答案了。

在這幾批巨型動(dòng)物出現(xiàn)的巔峰期之后，地球經(jīng)歷了生物大滅絕事件。6600萬年前的白堊紀(jì)末大滅絕消滅了恐龍，3400萬年前的始新世末滅?。

為什么遠(yuǎn)古時(shí)期的動(dòng)物長得那么大

遠(yuǎn)古時(shí)代，地球大氣層中氧含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了今天的標(biāo)準(zhǔn)，而古生物學(xué)家通過化石標(biāo)本得知遠(yuǎn)古時(shí)代的昆蟲體積普遍大于現(xiàn)代?？茖W(xué)家猜測這有可能與當(dāng)時(shí)的大氣含氧量有關(guān)，昆蟲是通過它們身體上的氣孔系統(tǒng)來“呼吸”的。

氣孔連著氣管，而且由上往下又附著更多層的越來越小的氣孔，由此把氧氣送到全身。

許多節(jié)肢動(dòng)物是通過遍布它們肌體中的微型氣管直接吸收氧氣，而不是通過血液間接吸收氧氣，所以高氧氣含量能促使昆蟲向大個(gè)頭方向進(jìn)化。石炭紀(jì)地球大氣層中氧氣濃度高達(dá)35%，美國耶魯大學(xué)生物學(xué)家羅伯特·貝爾納等人發(fā)表的一項(xiàng)古氣候研究肯定了這個(gè)猜測。研究者在報(bào)告中指出，石炭紀(jì)時(shí)地球大氣層中氧氣的濃度高達(dá)35%，比現(xiàn)今的21%要高很多。高濃度氧氣環(huán)境中，大個(gè)頭的昆蟲就有進(jìn)化上的優(yōu)勢，它們可以獲得更多的氧氣。

對海洋中的無脊椎動(dòng)物的研究也發(fā)現(xiàn)，在更冷和氧氣含量更高的水體中，那里的生物體積也更大。通過對果蠅的研究發(fā)現(xiàn)，有的果蠅在高氧環(huán)境中體型增大，有的并沒有。但在氧氣含量高、氣壓也高的環(huán)境下，接受試驗(yàn)的果蠅生活到第五代，身體尺寸增長了20%。

這是因?yàn)檩^高的大氣壓會使氧氣更多地進(jìn)入昆蟲體內(nèi)。英國普利茅斯大學(xué)海洋學(xué)與工程學(xué)院的大衛(wèi)-比爾頓博士參與了這項(xiàng)研究，他說：“史前時(shí)期，更高水平的氧氣通過對它們的幼蟲產(chǎn)生影響，可能助長了巨型昆蟲的進(jìn)化，很多已經(jīng)滅絕的龐然大物都要經(jīng)歷水棲幼蟲階段，這可能并非偶然?！痹撗芯砍晒l(fā)表在《公共科學(xué)圖書館》上，比爾頓及其聯(lián)合論文作者威爾克-威爾伯克在文章中指出，水棲昆蟲幼蟲對氧氣水平的起伏波動(dòng)，比在空中呼吸的陸棲成蟲更敏感。

該研究主要于石蠅，它稱，蜻蜓、石蠅和蜉蝣等水棲幼蟲直接從水里獲得氧氣，而水體里的氧氣遠(yuǎn)比空氣里的少。而且幼蟲從水里獲取氧氣的效率也遠(yuǎn)比在空中呼吸的成蟲更低?？茖W(xué)家稱，因此它們可能對可用氧氣的變化更敏感，氧氣塑造昆蟲體型大小的作用，或許對水棲幼蟲尤為重要，它決定了昆蟲身體生長的上限。