江左其杲
一提到冰河世紀(jì),體型龐大的猛犸象、玲瓏可愛的小松鼠還有長著如利劍般牙齒的劍齒虎等動物立馬躍然于腦海。盡管這些動物的知名度和曝光率不及恐龍高,但人類對它們的研究一點也不少,今天就讓我們通過古生物化石走進(jìn)冰河時期,一起來探究冰河世紀(jì)動物的真實模樣,以及它們和今天的動物又有什么關(guān)系。
電影中的鐵三角——猛犸象、劍齒虎、地懶——都擁有非常久遠(yuǎn)的發(fā)現(xiàn)歷史。猛犸象化石發(fā)現(xiàn)于18世紀(jì)末,那個時候古生物學(xué)作為一個學(xué)科才剛剛起步,猛犸象廣泛地分布在歐亞大陸和北美洲的北部,在中國北方也有發(fā)現(xiàn),最南可以分布到山東。劍齒虎中最著名的刃齒虎化石最初被發(fā)現(xiàn)于南美洲,最開始只發(fā)現(xiàn)了零散的牙齒化石,當(dāng)時學(xué)者以為它是一種鬣狗,直到后來發(fā)現(xiàn)了巨大的犬牙化石,人們才認(rèn)識到這是一種劍齒虎。刃齒虎只分布在新大陸(北美洲+南美洲),但是劍齒虎家族曾經(jīng)遍布全球。地懶的發(fā)現(xiàn)則更加傳奇。美國開國元勛杰斐遜(美國第二任總統(tǒng))曾經(jīng)親自研究了來自弗吉尼亞的幾個巨大的爪子化石,并認(rèn)為這是一種體型巨大的“獅子”。不過后來根據(jù)更多的化石材料,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)它們其實屬于一種已經(jīng)滅絕的、和樹懶有親緣關(guān)系的動物——地懶。
根據(jù)化石復(fù)原古生物是常用的研究方法。經(jīng)過研究,冰河世紀(jì)的猛犸象有很多種,長毛象只是其中最著名的一種,學(xué)名叫真猛犸象(Mammuthus primigenius)。長而濃密的毛發(fā)就像一件大衣,足以讓猛犸象在冰天雪地中存活。事實上,在冰河世紀(jì),和猛犸象一起生活的還有一種動物——披毛犀,它也同樣長著濃密的長毛。這些特征正是對冰河世紀(jì)寒冷氣候的適應(yīng)。在冰河世紀(jì),廣袤的西伯利亞、阿拉斯加和歐洲北部都是開闊的冰雪苔原,是猛犸象的天堂。而在美國本土地區(qū)以及中國北方,雖然氣候環(huán)境比現(xiàn)在更冷,但是還沒有冰封萬里,因此這里生活著另外兩種猛犸象,即美國的哥倫布猛犸象(Mammuthus columbi)和中國北方的草原猛犸象(Mammuthu strogontherii)。這兩種猛犸象的生活環(huán)境沒有那么寒冷,所以它們也沒有像北方親戚那樣身披濃密的長毛。
除了長毛外,猛犸象最有特點的便是它那極度延長而彎曲的象牙。現(xiàn)代的亞洲象(Elephas maximus)是雄性有時有象牙,雌性一般沒有;非洲象(Loxodonta africana)雄性一般有象牙,雌性一般沒有;猛犸象則是雌雄都有象牙,但是雄性的象牙明顯比雌性的更大。這和象類的社群結(jié)構(gòu)有關(guān)——象群一般都是由母象和小象組成的,而成年雄象則單獨(dú)生活。到了交配季節(jié),雄象就會為了爭奪配偶大打出手,而擁有較大象牙的雄性顯然會在競爭中占優(yōu),獲得交配權(quán),它的這種基因也因此易于遺傳給后代。這種現(xiàn)象在生物學(xué)上叫性選擇。亞洲象和非洲象的象牙一般都是微微彎曲的,而猛犸象則是強(qiáng)烈扭曲的,牙尖朝內(nèi),沒有殺傷力。如果說非洲象的象牙是長槍,那猛犸象的象牙就是掃棍了。這是因為猛犸象生活在冰天雪地中,要想吃到雪地下的青草,需要借助它的長牙把雪一掃空。
說了那么多,你可能會問,猛犸象是現(xiàn)代大象的祖先嗎?其實,猛犸象和現(xiàn)代大象的關(guān)系就像黑猩猩和我們,并沒有直接的演化關(guān)系。它們在500萬年前源于一個共同的祖先,分別演化適應(yīng)于不同的氣候。其中猛犸象和亞洲象的親緣關(guān)系更近(類似親兄弟),而非洲象則是相對獨(dú)立的一個演化支系(和猛犸象類似堂兄弟)。研究還表明,幾種猛犸象之間還可以在一定程度上相互雜交,以應(yīng)對環(huán)境的變化。
除猛犸象外,影片中的劍齒虎也給人留下了深刻的印象。事實上,劍齒虎屬于貓科的一個亞科(學(xué)名Machairodontinae),包含幾十個屬種,曾經(jīng)非常繁盛。而劍齒虎演化到巔峰就是冰河世紀(jì)的刃齒虎(學(xué)名Smilodon),冰河世紀(jì)的主角之一迪亞哥就是以它為原型的。
通過對已發(fā)現(xiàn)的化石進(jìn)行研究,科學(xué)家認(rèn)為刃齒虎是生活在北美洲的一種大型劍齒虎類,它們整體大小和現(xiàn)代獅虎接近,但是身材要壯實得多,甚至和熊一樣?,F(xiàn)代獅虎的犬牙露出頜骨的長度有5~7厘米,而刃齒虎可以達(dá)到15 厘米。除了長短的差別外,刃齒虎的犬牙是側(cè)扁的,前后邊緣都較為銳利,像刀一樣,而現(xiàn)代獅虎的犬牙則是圓錐形的。這些身體結(jié)構(gòu)上的顯著差別說明刃齒虎和現(xiàn)代獅虎在捕食獵物的習(xí)性方面存在非常大差異。
現(xiàn)代獅虎及多數(shù)大型貓科動物捕殺獵物的主要方式是鎖喉,即扳倒獵物后,它們通過犬齒刺入獵物的咽喉氣管,使獵物無法呼吸,獵物會在1~2分鐘內(nèi)因為窒息而斃命,而后大貓們就可以安然享受食物。相比之下,刃齒虎的犬齒要大得多,雖然更加強(qiáng)而有力但折斷的風(fēng)險也更大。另外,科學(xué)家認(rèn)為刃齒虎在捕殺獵物的時候,會先通過強(qiáng)壯的四肢完全壓制獵物,然后對準(zhǔn)獵物咽喉的大動脈刺入犬齒,使得獵物瞬間大出血。這種方式會使獵物在1分鐘之內(nèi)休克死亡,是一種比鎖喉更加高效的獵殺方式,但需要做的準(zhǔn)備工作(完全壓制獵物)也更加復(fù)雜。一般認(rèn)為,因為長而側(cè)扁的犬齒易于折斷,刃齒虎會讓犬齒盡可能避免接觸獵物的骨骼,但是近年來發(fā)現(xiàn)的在雕齒獸(一種大型異關(guān)節(jié)類,外貌有些像現(xiàn)生的犰狳,但是體型大得多,可以達(dá)到野牛大?。┖腿旋X虎自身頭骨上的穿刺孔洞說明刃齒虎使用犬齒的方式可能比人們之前認(rèn)識的更加粗放,會直接用犬齒刺穿獵物或競爭對手的頭骨。另外一項對刃齒虎牙齒萌發(fā)時序的研究表明刃齒虎牙齒萌發(fā)要明顯晚于現(xiàn)代的獅虎,說明刃齒虎父母照顧孩子的時間可能比現(xiàn)代大貓更久。
雖然名氣很大,但刃齒虎并非冰河世紀(jì)唯一的劍齒虎家族成員。和刃齒虎一起生活的還有另外一種名氣稍小的劍齒虎類,即鋸齒虎(學(xué)名Homotherium)。《冰河世紀(jì)4》中出場的迪亞哥的CP——希拉,就是她的原型。事實上,作為劍齒虎亞科最后的另外一個代表,鋸齒虎的身體結(jié)構(gòu)和刃齒虎存在明顯的差異:刃齒虎身材短粗,壯如熊,而鋸齒虎則非常纖瘦,類似獵豹,比刃齒虎更加靈活并擅長奔跑。最近對刃齒虎和鋸齒虎頭骨骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)刃齒虎頭骨密度更大,而鋸齒虎則十分輕薄,進(jìn)一步證明鋸齒虎有著和刃齒虎不同的獵食習(xí)性。
刃齒虎和鋸齒虎如此威風(fēng),它們會是老虎的祖先嗎?答案是否定的。劍齒虎是貓科的一個亞科,而老虎、獅子屬于另外一個亞科,即豹亞科。最新的研究表明,劍齒虎亞科和豹亞科早在1800萬年前就已經(jīng)分道揚(yáng)鑣了,相比之下,獅子和老虎分家只有400萬~500萬年。刃齒虎是劍齒虎家族最后的輝煌,而它的滅絕則宣告曾經(jīng)叱咤風(fēng)云的劍齒虎亞科徹底退出歷史舞臺。
《冰河世紀(jì)》的另外一個主角——希德,它有著尖銳的爪子,是冰河世紀(jì)美洲大陸特有的標(biāo)志性動物——地懶。正如名字所暗示,地懶是一種和樹懶對應(yīng)的動物。在冰河世紀(jì),這個家族有著各種各樣的成員,其中大部分是生活在地面,行動也并不遲緩的大家伙。
地懶長有巨大的爪子。其中大地懶(學(xué)名Megatherium)的爪子可達(dá)到40厘米,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過劍齒虎或北極熊,威力驚人。事實上,地懶本身也可以長到非常大,比如大地懶體重可達(dá)5噸,比現(xiàn)在的亞洲象還要巨大。當(dāng)然,在冰河世紀(jì),并非所有的地懶都能長到那么大,北美洲常見的巨爪地懶(學(xué)名Megalonyx)和副磨齒獸(學(xué)名Paramylodon)都只有1噸左右,而孽子獸(學(xué)名Nothrotheriops)則更小,只有200~300千克。
地懶類雖然不像現(xiàn)在亞馬孫的樹懶行動那么遲緩,但是還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不過擅長奔跑的野牛、野馬和駱駝,甚至也不如大象,因此,當(dāng)?shù)貞杏龅剿鼈冎饕奶鞌场旋X虎的時候,一般不是通過逃跑來躲避敵害,而是通過揮舞巨大的爪子來防衛(wèi)。畢竟多數(shù)地懶比刃齒虎大得多,力量也更強(qiáng),即使是強(qiáng)如刃齒虎也不得不三思而后行。
過去認(rèn)為地懶和樹懶屬于異關(guān)節(jié)類的2個獨(dú)立演化支系,一個適應(yīng)于樹棲生活,一個適應(yīng)于地棲生活,但是最近古蛋白質(zhì)序列的分析表明,樹懶和地懶屬于同一個演化支系,其中每個小分支都有適應(yīng)于地棲和樹棲的類型。這表明這個支系的生態(tài)適應(yīng)能力比科學(xué)家之前想象的更高。
冰河時期地球非常寒冷,大陸冰川覆蓋了北半球大片區(qū)域,產(chǎn)生了和現(xiàn)代截然不同的環(huán)境。為了更好地適應(yīng)氣候變化,諸多哺乳動物紛紛做出了相關(guān)的適應(yīng),猛犸象等長出御寒的長毛,但它們并非現(xiàn)代生物的祖先。事實上,在它們行走在冰封苔原的時候,現(xiàn)代動物,如老虎、亞洲象等都已經(jīng)出現(xiàn),只不過它們生活在相對溫暖的南方地區(qū)。隨著冰河世紀(jì)的結(jié)束,這些適應(yīng)寒冷氣候的動物大多隨之消失,而今天的動物則占據(jù)了世界的舞臺,繼續(xù)演繹生命的傳說。