前沿拓展:
**科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所 王世騏 李春曉
大象是生活在陸地上的最大哺乳動(dòng)物,屬于長鼻目?,F(xiàn)生的長鼻目?jī)H以三種大象為代表,即非洲草原象、非洲森林象、亞洲象,然而長鼻目的演化歷史卻異常繁榮,至少有180多個(gè)種類的化石被發(fā)現(xiàn)。特別是,長鼻目是為數(shù)不多的能在古新世找到化石代表的現(xiàn)生目一級(jí)哺乳動(dòng)物。雖然據(jù)分子生物學(xué)推斷,現(xiàn)生哺乳類的主要目一級(jí)類群,包括靈長類在內(nèi),其分化時(shí)間在6500萬年的白堊紀(jì)大絕滅之前,然而,這僅僅是一種理論,并沒有足夠的化石證據(jù)加以支持,而長鼻目的最早代表曙象(Eritherium)則發(fā)現(xiàn)于約6000萬年前古新世的非洲摩洛哥。
非洲在中新生代的地質(zhì)歷史上是一個(gè)特別的區(qū)域,自侏羅紀(jì)中期1.65億年以來,泛大陸發(fā)生裂解,非洲板塊與其他大陸被海洋分開,早期的哺乳動(dòng)物開始在非洲大陸上**演化,產(chǎn)生出了稱為非洲獸總目的類群,這個(gè)類群的后代從非洲散枝開葉,演化至今,包括了一些形態(tài)和生態(tài)適應(yīng)差別很大的種類。小至如老鼠大小的象鼩、金鼴,以及形態(tài)如兔的蹄兔,食白蟻的土豚,直至完全適應(yīng)海洋生活的海牛,以及陸生的巨獸,即我們本文的主角大象,它們都可能源于一個(gè)共同的非洲獸的祖先。至2000萬年以來,非洲大陸與歐亞大陸發(fā)生碰撞,兩個(gè)大陸的哺乳動(dòng)物在分開了上億年之后再度相遇,作為其中的佼佼者,長鼻類比大多數(shù)非洲獸類走得更遠(yuǎn),最終分布于除澳洲與南極外的其他幾大洲,這便是后話了。但是我們需要記住長鼻類的非洲起源屬性,因?yàn)榻^大多數(shù)的長鼻類后來的分支,盡管具有全球的廣泛分布,但經(jīng)常是從非洲起源的,這一點(diǎn)似乎與人類有些相似,但人類的祖先在漸新世(約3400萬年)之前可能是起源于亞洲的,漸新世之后,靈長類和人類的演化中心才轉(zhuǎn)移到非洲。
我們把話頭回到長鼻類的演化上,現(xiàn)生類群中與長鼻目最為接近的是海牛目,很難想象大象擁有一個(gè)水生的遠(yuǎn)房兄弟,然而,海牛類也具有與大象接近的獠牙狀門齒,以及替換生長的頰齒,這些都表明的兩者具有很近的親緣關(guān)系。另一種與長鼻目親緣關(guān)系較近的現(xiàn)生類群是蹄兔,如兔子大小,生存于非洲及**地區(qū),然而歷史上也分布于**等地。此外還有兩個(gè)化石類群,一類是重腳獸類,體型龐大,其中埃及重腳獸頭上具有一大一小兩對(duì)巨大的角;另一類是索齒獸目,是一種奇怪的大型半水生哺乳類,分布于太平洋兩岸的日本,美國等地。這些奇怪的動(dòng)物與長鼻類共同組成了近有蹄類,代表了一個(gè)寵大的演化譜系。
原蹄兔
重腳獸
自從6000萬年前古新世的曙象出現(xiàn)以來,長鼻類走上了**的演化道路。這是長鼻類演化的三個(gè)階段中的第一階段。那時(shí)的曙象僅有3至8公斤,大約僅為兔子一般大小。然而它的臼齒已經(jīng)演化出了后來始新世長鼻類的一些特征,即臼齒有一些雙脊型化的傾向。請(qǐng)注意,這種特征與后來的象類的臼齒特征相差甚遠(yuǎn)。到始新世約5500萬年的時(shí)候,則演化出了磷灰象(Phosphatherium),發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)仍然在非洲摩洛哥。此時(shí)的磷灰象的體重增加到10至15公斤,如小豬一般大小,形態(tài)也象一個(gè)小豬。磷灰象的臼齒發(fā)育成真正的雙脊形,這是長鼻類在第一階段的典型特征;它的上下第二門齒開始增大,在將來,這增大的門齒將演化成真正的獠牙,作為現(xiàn)代象類的典型特征之一;而長鼻類的最重要的特征長鼻,在這個(gè)時(shí)期還沒有發(fā)育的跡象。與磷灰象同一時(shí)期或稍晚的長鼻類還有道烏象(Daouitherium),努米底象(Numidotherium),它們的體型已達(dá)到貘一般大小,成為長鼻類早期演化道路上的一些過客。到了始新世晚期約4000萬年的時(shí)候,長鼻類出現(xiàn)了一種真正的龐然大物,即重獸(Barytherium),肩高近2米,體重約2噸。重獸自發(fā)現(xiàn)以來,一直被看作一種神秘的動(dòng)物,直到它的頭后骨骼被發(fā)現(xiàn),我們才知道在4000萬年的重獸已經(jīng)具有一些現(xiàn)代象類的頭后骨骼的特征,也說明,身體的大型化是長鼻類很早出現(xiàn)的演化趨勢(shì)。一個(gè)大型化的身體,對(duì)于長鼻類能很好保護(hù)自身,抵抗自然災(zāi)害具有重要的意義;特別是后來的長鼻類演化出了靈活的長鼻,能夠如手一樣抓握,破解了其他大體型動(dòng)物的演化難題,從而促使了長鼻類在晚新生代數(shù)千萬年的持續(xù)繁榮,這便是后話了。
磷灰象
我們已經(jīng)說到,長鼻類演化的第一階段以雙脊型的臼齒為典型特征,而這一特征在我們熟知的恐象中達(dá)到了極點(diǎn),同時(shí)也是長鼻類第一階段演化的最后遺存??窒笤谠鐫u新世化石記錄缺失,到晚漸新世約2500萬年,出現(xiàn)了第一種恐象,埃塞俄比亞的奇勒加象(Chilgatherium),之后則相繼出現(xiàn)了原恐象(Prodeinotheirum)和恐象(Deinotheirum),它們與下文將要介紹的嵌齒象類和瑪姆象類同時(shí)擴(kuò)散到了歐洲和亞洲??窒笫欠浅>薮蟮膭?dòng)物,體重超過10噸,已步入體型最大的長鼻類之列,它缺少上門牙,而具有一對(duì)向下彎成鉤狀的下門牙,鼻子應(yīng)當(dāng)不太長。特別值得一提的是,在本世紀(jì)初之前,**境內(nèi)從未發(fā)現(xiàn)過恐象的化石,恐象沒有進(jìn)入**地區(qū)似已成定論。然而這一推測(cè)在2007年被打破,邱占祥院士和鄧濤研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在甘肅東鄉(xiāng)縣的晚中新世早期(約1000萬年)發(fā)現(xiàn)了中華原恐象的化石,成為恐象進(jìn)入**的堅(jiān)實(shí)證據(jù)。究其原因,很可能在晚中新世之前,**的南方是有恐象生存的,在泰國和緬甸就有這一時(shí)期的恐象報(bào)道,只不過這一時(shí)期的地層在**南方缺失,因此沒有留下恐象的化石記錄。而中晚中新世之交,**北方發(fā)生了生物大滅絕,當(dāng)時(shí)繁盛一時(shí)的鏟齒象和嵌齒象完全滅絕,從而給南方的恐象留出了生態(tài)空間,恐象因此北上,在**的臨夏地區(qū)留下了這無比珍貴的記錄。隨著晚中新世氣候進(jìn)一步轉(zhuǎn)冷,恐象不得不退出**北方,并逐漸在歐亞大陸消失,最后的恐象于中更新世(~10萬年)才絕滅于非洲。
恐象
我們?cè)倩氐酵硎夹率赖姆侵?,與重獸同時(shí)出現(xiàn)的一種長鼻類更加著名,即莫湖獸(Moeritheirum),通稱始祖象。長期以來被認(rèn)為是象的直接祖先。后來發(fā)現(xiàn)的磷灰象等化石遂漸改變了這種認(rèn)識(shí)。莫湖獸的頭后骨骼形態(tài)表明它適合兩棲生活,如今天的河馬,它也具有增大的門齒,但不具有長鼻。莫湖獸的臼齒已經(jīng)開始向丘型化發(fā)展,改變了早期長鼻類的雙脊型臼齒的范式,也預(yù)示著長鼻類未來的一些演化方向,雖然莫湖獸的演化可能是偏離了長鼻類演化的主線。
始祖象
之后長鼻類的演化就進(jìn)入了第二階段。正是在這一階段,長鼻類成功擴(kuò)散到全球,代表了長鼻類真正繁榮的開始,也是在這一階段,長鼻類真正演化出了長鼻,雖然長鼻也許不如現(xiàn)生象靈活,因此,這一時(shí)期的長鼻類才真正成為長鼻子的類群。在第二階段的開始,長鼻類真正的典型特征是下頜增長,上下第二門齒特別增大,上牙成獠牙狀,下牙則成鏟狀或棍狀,成為強(qiáng)大的采食工具,而長鼻僅僅是作為輔助工具,配合門齒和下頜采食之用。從這一時(shí)期開始,長鼻類又擁了一個(gè)更熟悉的名稱,象類,即亞目一級(jí)的象形亞目(Elephantoformes),而磷灰象、莫湖獸、乃至恐象等,分類學(xué)上并不能稱為象類。象類的臼齒拋棄了第一階段雙脊型的結(jié)構(gòu),齒脊數(shù)逐漸增加,轉(zhuǎn)變?yōu)榍鸺剐突蛲耆那鹦?,由于它們的牙齒的齒尖形狀如一個(gè)個(gè)**狀突起,因此這一階段的象類又統(tǒng)稱為乳齒象。乳齒象的牙齒開始向水平替換演化,暗中指向第三階段,暫按下不表。
最早的乳齒象以漸新世早期(約3000萬年)非洲的古乳齒象(Palaeomastodon)和法尤姆象(Phiomia)為代表。它們?cè)诋?dāng)時(shí)已經(jīng)是相當(dāng)大的動(dòng)物,鼻子和下頜都已經(jīng)伸長,下門齒成鏟狀,顯然是有力的采食工具。經(jīng)過了整個(gè)漸新世的緩慢發(fā)展,乳齒象類在步入中新世之時(shí)(約2500萬年)開始了一次大規(guī)模的分異,第一分化出了瑪姆象類和嵌齒象類兩個(gè)大類,分別以洛索多克齒象(Losodokodon)和厄立特里亞象(Erithreum)為代表。雖然從南亞和**的一些線索表明,有可能在2000萬年之前,長鼻類已然到達(dá)亞洲的南部和東部,但長鼻類大規(guī)模進(jìn)入歐亞大陸是在早中新世中期(約1800萬年),形成了所謂嵌齒象陸橋**,這一**也成為地質(zhì)歷史上非洲和歐亞大陸重新結(jié)合的重要標(biāo)志。也是在中中新世早期,乳齒象類演化出了四個(gè)科一級(jí)類群,瑪姆象科、嵌齒象科、豕棱齒象科、鏟齒象科。所有這些乳齒象類在演化的開始都具有伸長的下頜,臼齒有三道脊或棱,又稱為三棱長頜乳齒象。這四個(gè)科中,瑪姆象科的臼齒是丘脊形的,其他三個(gè)科都是丘形的,并以下頜和下門齒的形態(tài)不同而區(qū)別。鏟齒象科繼承了法尤姆象鏟形的下門齒,下頜進(jìn)一步增寬;嵌齒象下頜則變窄,下門齒變成棍狀;而豕棱齒象最為特殊,下頜為長的槽形,下門齒卻退化了,只是在前端伸出角質(zhì)的刀刃狀結(jié)構(gòu)代替下門齒。這些分化表明,乳齒象類在適應(yīng)各種不同的生態(tài)環(huán)境中向不同方向邁出了廣闊的步伐,昂首前進(jìn)。在這一時(shí)期,瑪姆象科以非洲的始軛齒象(Eozygodon)和歐亞大陸的軛齒象(Zygolophodon)為代表,它們都是牙齒脊型化程度高的乳齒象;豕棱齒象科則以非洲的非洲豕齒象(Afrochoerodon)和亞洲的豕棱齒象(Choerolophodon)為代表;嵌齒象科則以嵌齒象(Gomphotherium)為代表,遍及歐亞和非洲;而鏟齒象科尤為繁榮,古門齒象(Archaeobelodon)和原直齒象(Protanancus)在歐亞和非洲都有發(fā)現(xiàn),而鏟齒象(Platybelodon)更是在**北方繁盛一時(shí)。鏟齒象具有非??鋸埖蔫F鏟形的下頜和下門齒,雖然早期推測(cè)它們生活在水邊,取食水草,但后來的證據(jù)表明,它們很可能生活在疏林間的半開闊地帶,用下門齒切斷植物,獲取食料。在**中中新世的很多地點(diǎn),如甘肅臨夏、寧夏同心、內(nèi)蒙通古爾,鏟齒象都是動(dòng)物群中最常見的分子,其數(shù)量遠(yuǎn)多于其他大型哺乳動(dòng)物。
法尤姆象
軛齒象(圖片來自網(wǎng)絡(luò))
嵌齒象
在中中新世開始的時(shí)候(約1600萬年),瑪姆象科中的中新乳齒象(Miomastodon)第一跨越白令海峽,到達(dá)北美,嵌齒象科中的其他類群也接踵而至,成為北美大陸哺乳動(dòng)物群中的重要成員。后來可以見到,在晚中新世歐亞大陸乳齒象類的演化遭遇重大挫折之時(shí),北美卻成了很多長頜乳齒象類群的最后避難所,例如,鏟齒象科中的鏟門齒象(Amebelodon),在北美生活到了中新世最晚期(~600萬年),并進(jìn)化出了陸地動(dòng)物的最大的下頜。而豕棱齒象科中的頜門齒象(Gnatabelodon)也生存至晚中新世的中期(~700 萬年)?,斈废罂频拿乐奕辇X象(Mammut americanum)在北美成功生存至全新世之初(~1萬年),而嵌齒象的后代更在晚上新世進(jìn)入南美,創(chuàng)造了乳齒象類最后的繁榮,也生存至全新世初,只不過,美洲乳齒象和南美的嵌齒象都已經(jīng)演化成短頜的象類了,將在下文進(jìn)一步討論。
美洲乳齒象
從早中新世后半段到中中新世結(jié)束前(1800~1100萬年)七、八百萬年的時(shí)間都是乳齒象類演化的高峰時(shí)段,各種各樣的三棱長頜乳齒象,占據(jù)了大型植食動(dòng)物所能占據(jù)的生態(tài)空間,然而,它們渾然不覺,一場(chǎng)長鼻類的演化危機(jī)正在悄然迫近。在三棱長頜乳齒象繁盛的這一段時(shí)間內(nèi),恰好對(duì)應(yīng)于地質(zhì)歷史上的“中中新氣候適宜期”,也是至今以來全球最后一個(gè)溫暖期,在溫暖期中繁榮的乳齒象類,無法預(yù)料溫暖期結(jié)束后全球氣候轉(zhuǎn)冷給它們帶來的生存挑戰(zhàn),當(dāng)然,這次生存挑戰(zhàn)的矛頭不僅針對(duì)乳齒象類,而是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。自1400萬年起,氣候開始逐漸變冷,森林生態(tài)系統(tǒng)在全球的中高緯度地區(qū)趨于衰退,代表干旱的草原生態(tài)系統(tǒng)成為中高緯度的主流生態(tài)環(huán)境。尤其是在亞洲的大部分中高緯地區(qū),隨著青藏高原的快速隆升,干旱化在這些地區(qū)持續(xù),終于在1100萬年中晚中新世之交的時(shí)候,形成了歐亞大陸生態(tài)系統(tǒng)的重大重組。據(jù)研究,在東亞北部地區(qū),沒有一種大型哺乳動(dòng)物生存過了這個(gè)界線,以鏟齒象為代表的三棱長頜乳齒象更是遭受滅頂之災(zāi),悉數(shù)滅絕。只有少量的三棱長頜乳齒象殘留在南方的森林地帶中,茍延殘喘;或者在氣候變化不太猛烈的美洲生存,如上文述。
痛定思痛,一些乳齒象類在遭受了嚴(yán)重的生存危機(jī)之時(shí),演化出了新的生存策略。第一是牙齒脊數(shù)增加,由三棱向四棱,甚至更多棱發(fā)展,以適應(yīng)日漸粗糙的植物;第二個(gè)改變是臼齒完全實(shí)現(xiàn)了水平替換,一個(gè)臼齒磨耗完,再長出另一個(gè)臼齒使用,從而大大延長了臼齒的使用時(shí)間;最重大改變是,乳齒象類經(jīng)過二千萬年的礪練,長鼻的進(jìn)化達(dá)到了進(jìn)化史上前所未有的高度,它們鼻子足夠靈巧,簡(jiǎn)直比得上人類的雙手,可以**完成采食的功能,因此,乳齒象開始放棄它們的長頜,下頜開始向縮短的方向演化。之前提到,在美洲的一支丘脊型的嵌齒象類,下頜持續(xù)縮短,經(jīng)過喙嘴象(Rhynchotherium)的階段,演化出了完全短頜的南方乳齒象(Notiomastodon)和居維葉象(Cuvieronius),在上新世末期巴拿馬地峽形成之時(shí),迅速擴(kuò)散入南美大陸,成為當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢(shì)物種。于此同時(shí),瑪姆象類也在歐亞大陸和美洲分別演化,產(chǎn)生了短頜的包氏瑪姆象(Mammut borsoni)和美洲乳齒象,其中美洲乳齒象是上新世(~500萬年)從歐亞大陸續(xù)遷徙而來還是本土的瑪姆象類演化而來,是一個(gè)極具爭(zhēng)議的話題?;蛟S與人類的演化相似,瑪姆象從歐亞大陸向美洲發(fā)生了不止一次的遷徙和融合**。雖然美洲的這些乳齒象類具有完全縮短的下頜,下門齒也最終消失,但它們?nèi)匀槐A羧獾脑季数X樣式。
而真正的進(jìn)化飛躍發(fā)生在晚中新世的歐亞大陸和非洲,從丘型的嵌齒象中產(chǎn)生出了三個(gè)分支,較為保守的一支至其演化終點(diǎn),僅進(jìn)化為四棱型齒,只不過齒脊的排列方式有所改變,即互棱齒象(Anancus),另外兩個(gè)分支則更加進(jìn)步,齒脊數(shù)可達(dá)八脊以上,到了晚更新世更是達(dá)二十脊以上。其中一支產(chǎn)生于亞洲南部,至終仍保留低冠的臼齒形態(tài),即我們熟知的劍齒象科,另一支則產(chǎn)生于長鼻類演化的大本營非洲,也是唯一生存至今的長鼻類,即象科,或者稱為真象科加以強(qiáng)調(diào)。當(dāng)劍齒象和真象產(chǎn)生的時(shí)候,長鼻類也演化到了第三階段,代表了長鼻類的最后繁榮。
互棱齒象
劍齒象(Stegodon)的祖先脊棱齒象(Stegolophodon)在非常早的時(shí)候就體現(xiàn)出了相當(dāng)進(jìn)步的特征。在早中新世晚期,其他象類還是三棱臼齒,長下頜的形態(tài)之時(shí),脊棱齒象的下頜已經(jīng)開始縮短,臼齒進(jìn)化成四棱型。脊棱齒象以東南亞為中心,向周邊僅擴(kuò)散到**、日本、及南亞,脊棱齒象是中新世**東部和日本的優(yōu)勢(shì)象類,可見它一直適應(yīng)于較為濕潤的生態(tài)環(huán)境。至晚中新世最晚期,大約6百萬年的時(shí)候,脊棱齒象演化為劍齒象,出現(xiàn)于**的云南,即昭通劍齒象,然而困惑的是,非洲在約7百萬年也報(bào)道了一些“劍齒象”的頰齒。由于僅在亞洲的東部和南部才找到了劍齒象早期的完整演化序列,而非洲的早期“劍齒象”與真象產(chǎn)生的時(shí)間相同,因此,這些非洲的“劍齒象”很可能是早期的一些真象,頰齒形態(tài)與劍齒象十分相似。那些非洲的“劍齒象”很快就滅絕了,而亞洲的劍齒象在早上新世(500萬年)非常繁榮,遍布**南北方,這其中就有寫入**小學(xué)課本,文人以詩贊美的黃河象。黃河象亦步入了體型最大的長鼻類之列,肩高近4米,體重估計(jì)可達(dá)12噸。隨著晚上新世(300萬年)北極冰蓋終年不化,氣候急劇轉(zhuǎn)冷之時(shí),劍齒象再次退入南方。在**地區(qū),以早更新世的先東方劍齒象,中更新世和晚更新世的東方劍齒象為代表。在東南亞及南亞,也有相近的種類生存。雖然在更新世時(shí)期,相比于北方的嚴(yán)寒,南方溫暖濕潤的氣候,成為劍齒象的優(yōu)良避難所,然而,在1萬年以全新世到來之時(shí),劍齒象最終在**南方和這個(gè)星球上滅絕。全新世是一個(gè)全球轉(zhuǎn)暖的時(shí)期,理論上更加適于劍齒象生存,劍齒象卻為何倒在了黎明的前夜?研究發(fā)現(xiàn),與其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手亞洲象相比,劍齒象的食物范圍更加局限,食物來源的減少,或許是它們?cè)谌率琅跍缃^的主因。
劍齒象類的兄弟真象類的命運(yùn)則更加跌宕起伏。真象于晚中新世中期約700萬年左右起源于非洲,與劍齒象不同,非洲的在晚中新世已經(jīng)是典型的季風(fēng)性的草原氣候,相對(duì)干旱的氣候促使真象在一開始就向齒冠增高的方向發(fā)展,巨大臼齒上排列著密集的齒板,有如一個(gè)個(gè)巨大的磨盤,足以碾碎任何粗糙的食物。早期的真象,下頜雖已縮短,但一對(duì)下門齒卻異常發(fā)達(dá),這就是長著四個(gè)長牙的劍棱齒象(Stegotetrabelodon)。不知是否是四個(gè)長牙太多,并無大用的原因,劍棱齒象很快滅絕,產(chǎn)生了僅有一對(duì)上門齒的脊雙門齒象(Stegodibelodon)和原真象(Primelephas)。于此之后,在非洲產(chǎn)生了三個(gè)主要的真象類群,即我們熟悉的非洲象(Loxodonta)、亞洲象(Elephas)、和猛犸象(Mammuthus)。還有一類古菱齒象(Palaeoloxodon),它與亞洲象還是非洲象在演化上更加接近?形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)給出了不同的解讀。非洲象的演化歷史主要限于非洲,亞洲象和猛犸象在晚上新世則擴(kuò)散到歐亞大陸,其中猛犸象成為歐亞大陸北方地區(qū)最主要的象類。在歐亞大陸,猛犸象經(jīng)歷了晚上新世的羅馬尼亞象、早更新世的南方象、中更新世的草原猛犸象、以及晚更新世的真猛犸象即長毛象的不同演化階段。南方象在中更新世進(jìn)入了北美,演化為哥倫布猛犸象。南方象、草原猛犸象、哥倫布猛犸象成為長鼻類中個(gè)體大小之翹楚,體重可接近20噸。而古菱齒象也可達(dá)到這一大小。在氣候酷寒的更新世,由于地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的周期性變化,冰期和間冰期交替出現(xiàn),在歐亞大陸,分布于高緯度和猛犸象和中低緯度的古菱齒象此消彼長,分布范圍也隨冰期和間冰期呈現(xiàn)有節(jié)率的變化。
劍棱齒象
哥倫比亞猛犸象
在更新世兩百多萬年的時(shí)間里,雖然人類的快速發(fā)展給象類帶來了一些麻煩,但它們?cè)趪?yán)酷的環(huán)境之中,展現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性,遍布?xì)W亞大陸、非洲、和北美。然而,終極的命運(yùn)仍然降臨在它們身上。與劍齒象的命運(yùn)相似,在全新世暖期到來之時(shí),真象類也發(fā)生了根本性的衰退,古菱齒象和猛犸象完全滅絕,僅管在距今3000年左右,仍有非常小的猛犸象種群生活在**東北部北冰洋中的島嶼上。
長鼻類不是全新世到來的唯一犧牲品,伴隨著猛犸象、古菱齒象滅絕的還有披毛犀、大地懶、雕齒獸等一大批千奇百怪的生物,或許我們整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)又將一次面臨著一次大型動(dòng)物滅絕、甚至是全球性的物種大滅絕的生態(tài)危機(jī),只不過這一次危機(jī)可能是整個(gè)長鼻類面臨的**劫。亞洲象、非洲象雖仍然存在于我們的星球上,也岌岌可危;在1100萬年它們面臨上一次危機(jī)后的今天,象類的無于倫比的臼齒和天造地化的長鼻,都已經(jīng)用盡了它們?nèi)康难莼瘽摿Α銦o法想象,它們可以如它們先祖那樣,演化出新的器官,從而具有神奇的回天之力。長鼻類在持續(xù)了6千萬年的艱難歲月,歷經(jīng)三次大起大落的輝煌之后,最終會(huì)退出歷史的帷幕。或許我們需要接受一個(gè)事實(shí),在宇宙之中,有興就有衰,有生就有滅,物種與生命一樣,具有自身的周期,物種演化過程之中,有一種我們難以完全理解掌握的力量,悄然決定著它們的生**,正如我們自己,同樣無法把握我們自身的命運(yùn)。往者雖不可諫,來者也未必可追,只不過象類的演化故事,已經(jīng)譜寫了一部綺麗多姿的生**夢(mèng)幻,足以留在歷史的長河之中,以及鐘愛自然的我們之內(nèi)心深處。
責(zé)任編輯:黃曉峰
校對(duì):丁曉
拓展知識(shí):
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**科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所 王世騏 李春曉
大象是生活在陸地上的最大哺乳動(dòng)物,屬于長鼻目?,F(xiàn)生的長鼻目?jī)H以三種大象為代表,即非洲草原象、非洲森林象、亞洲象,然而長鼻目的演化歷史卻異常繁榮,至少有180多個(gè)種類的化石被發(fā)現(xiàn)。特別是,長鼻目是為數(shù)不多的能在古新世找到化石代表的現(xiàn)生目一級(jí)哺乳動(dòng)物。雖然據(jù)分子生物學(xué)推斷,現(xiàn)生哺乳類的主要目一級(jí)類群,包括靈長類在內(nèi),其分化時(shí)間在6500萬年的白堊紀(jì)大絕滅之前,然而,這僅僅是一種理論,并沒有足夠的化石證據(jù)加以支持,而長鼻目的最早代表曙象(Eritherium)則發(fā)現(xiàn)于約6000萬年前古新世的非洲摩洛哥。
非洲在中新生代的地質(zhì)歷史上是一個(gè)特別的區(qū)域,自侏羅紀(jì)中期1.65億年以來,泛大陸發(fā)生裂解,非洲板塊與其他大陸被海洋分開,早期的哺乳動(dòng)物開始在非洲大陸上**演化,產(chǎn)生出了稱為非洲獸總目的類群,這個(gè)類群的后代從非洲散枝開葉,演化至今,包括了一些形態(tài)和生態(tài)適應(yīng)差別很大的種類。小至如老鼠大小的象鼩、金鼴,以及形態(tài)如兔的蹄兔,食白蟻的土豚,直至完全適應(yīng)海洋生活的海牛,以及陸生的巨獸,即我們本文的主角大象,它們都可能源于一個(gè)共同的非洲獸的祖先。至2000萬年以來,非洲大陸與歐亞大陸發(fā)生碰撞,兩個(gè)大陸的哺乳動(dòng)物在分開了上億年之后再度相遇,作為其中的佼佼者,長鼻類比大多數(shù)非洲獸類走得更遠(yuǎn),最終分布于除澳洲與南極外的其他幾大洲,這便是后話了。但是我們需要記住長鼻類的非洲起源屬性,因?yàn)榻^大多數(shù)的長鼻類后來的分支,盡管具有全球的廣泛分布,但經(jīng)常是從非洲起源的,這一點(diǎn)似乎與人類有些相似,但人類的祖先在漸新世(約3400萬年)之前可能是起源于亞洲的,漸新世之后,靈長類和人類的演化中心才轉(zhuǎn)移到非洲。
我們把話頭回到長鼻類的演化上,現(xiàn)生類群中與長鼻目最為接近的是海牛目,很難想象大象擁有一個(gè)水生的遠(yuǎn)房兄弟,然而,海牛類也具有與大象接近的獠牙狀門齒,以及替換生長的頰齒,這些都表明的兩者具有很近的親緣關(guān)系。另一種與長鼻目親緣關(guān)系較近的現(xiàn)生類群是蹄兔,如兔子大小,生存于非洲及**地區(qū),然而歷史上也分布于**等地。此外還有兩個(gè)化石類群,一類是重腳獸類,體型龐大,其中埃及重腳獸頭上具有一大一小兩對(duì)巨大的角;另一類是索齒獸目,是一種奇怪的大型半水生哺乳類,分布于太平洋兩岸的日本,美國等地。這些奇怪的動(dòng)物與長鼻類共同組成了近有蹄類,代表了一個(gè)寵大的演化譜系。
原蹄兔
重腳獸
自從6000萬年前古新世的曙象出現(xiàn)以來,長鼻類走上了**的演化道路。這是長鼻類演化的三個(gè)階段中的第一階段。那時(shí)的曙象僅有3至8公斤,大約僅為兔子一般大小。然而它的臼齒已經(jīng)演化出了后來始新世長鼻類的一些特征,即臼齒有一些雙脊型化的傾向。請(qǐng)注意,這種特征與后來的象類的臼齒特征相差甚遠(yuǎn)。到始新世約5500萬年的時(shí)候,則演化出了磷灰象(Phosphatherium),發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)仍然在非洲摩洛哥。此時(shí)的磷灰象的體重增加到10至15公斤,如小豬一般大小,形態(tài)也象一個(gè)小豬。磷灰象的臼齒發(fā)育成真正的雙脊形,這是長鼻類在第一階段的典型特征;它的上下第二門齒開始增大,在將來,這增大的門齒將演化成真正的獠牙,作為現(xiàn)代象類的典型特征之一;而長鼻類的最重要的特征長鼻,在這個(gè)時(shí)期還沒有發(fā)育的跡象。與磷灰象同一時(shí)期或稍晚的長鼻類還有道烏象(Daouitherium),努米底象(Numidotherium),它們的體型已達(dá)到貘一般大小,成為長鼻類早期演化道路上的一些過客。到了始新世晚期約4000萬年的時(shí)候,長鼻類出現(xiàn)了一種真正的龐然大物,即重獸(Barytherium),肩高近2米,體重約2噸。重獸自發(fā)現(xiàn)以來,一直被看作一種神秘的動(dòng)物,直到它的頭后骨骼被發(fā)現(xiàn),我們才知道在4000萬年的重獸已經(jīng)具有一些現(xiàn)代象類的頭后骨骼的特征,也說明,身體的大型化是長鼻類很早出現(xiàn)的演化趨勢(shì)。一個(gè)大型化的身體,對(duì)于長鼻類能很好保護(hù)自身,抵抗自然災(zāi)害具有重要的意義;特別是后來的長鼻類演化出了靈活的長鼻,能夠如手一樣抓握,破解了其他大體型動(dòng)物的演化難題,從而促使了長鼻類在晚新生代數(shù)千萬年的持續(xù)繁榮,這便是后話了。
磷灰象
我們已經(jīng)說到,長鼻類演化的第一階段以雙脊型的臼齒為典型特征,而這一特征在我們熟知的恐象中達(dá)到了極點(diǎn),同時(shí)也是長鼻類第一階段演化的最后遺存??窒笤谠鐫u新世化石記錄缺失,到晚漸新世約2500萬年,出現(xiàn)了第一種恐象,埃塞俄比亞的奇勒加象(Chilgatherium),之后則相繼出現(xiàn)了原恐象(Prodeinotheirum)和恐象(Deinotheirum),它們與下文將要介紹的嵌齒象類和瑪姆象類同時(shí)擴(kuò)散到了歐洲和亞洲。恐象是非常巨大的動(dòng)物,體重超過10噸,已步入體型最大的長鼻類之列,它缺少上門牙,而具有一對(duì)向下彎成鉤狀的下門牙,鼻子應(yīng)當(dāng)不太長。特別值得一提的是,在本世紀(jì)初之前,**境內(nèi)從未發(fā)現(xiàn)過恐象的化石,恐象沒有進(jìn)入**地區(qū)似已成定論。然而這一推測(cè)在2007年被打破,邱占祥院士和鄧濤研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在甘肅東鄉(xiāng)縣的晚中新世早期(約1000萬年)發(fā)現(xiàn)了中華原恐象的化石,成為恐象進(jìn)入**的堅(jiān)實(shí)證據(jù)。究其原因,很可能在晚中新世之前,**的南方是有恐象生存的,在泰國和緬甸就有這一時(shí)期的恐象報(bào)道,只不過這一時(shí)期的地層在**南方缺失,因此沒有留下恐象的化石記錄。而中晚中新世之交,**北方發(fā)生了生物大滅絕,當(dāng)時(shí)繁盛一時(shí)的鏟齒象和嵌齒象完全滅絕,從而給南方的恐象留出了生態(tài)空間,恐象因此北上,在**的臨夏地區(qū)留下了這無比珍貴的記錄。隨著晚中新世氣候進(jìn)一步轉(zhuǎn)冷,恐象不得不退出**北方,并逐漸在歐亞大陸消失,最后的恐象于中更新世(~10萬年)才絕滅于非洲。
恐象
我們?cè)倩氐酵硎夹率赖姆侵?,與重獸同時(shí)出現(xiàn)的一種長鼻類更加著名,即莫湖獸(Moeritheirum),通稱始祖象。長期以來被認(rèn)為是象的直接祖先。后來發(fā)現(xiàn)的磷灰象等化石遂漸改變了這種認(rèn)識(shí)。莫湖獸的頭后骨骼形態(tài)表明它適合兩棲生活,如今天的河馬,它也具有增大的門齒,但不具有長鼻。莫湖獸的臼齒已經(jīng)開始向丘型化發(fā)展,改變了早期長鼻類的雙脊型臼齒的范式,也預(yù)示著長鼻類未來的一些演化方向,雖然莫湖獸的演化可能是偏離了長鼻類演化的主線。
始祖象
之后長鼻類的演化就進(jìn)入了第二階段。正是在這一階段,長鼻類成功擴(kuò)散到全球,代表了長鼻類真正繁榮的開始,也是在這一階段,長鼻類真正演化出了長鼻,雖然長鼻也許不如現(xiàn)生象靈活,因此,這一時(shí)期的長鼻類才真正成為長鼻子的類群。在第二階段的開始,長鼻類真正的典型特征是下頜增長,上下第二門齒特別增大,上牙成獠牙狀,下牙則成鏟狀或棍狀,成為強(qiáng)大的采食工具,而長鼻僅僅是作為輔助工具,配合門齒和下頜采食之用。從這一時(shí)期開始,長鼻類又擁了一個(gè)更熟悉的名稱,象類,即亞目一級(jí)的象形亞目(Elephantoformes),而磷灰象、莫湖獸、乃至恐象等,分類學(xué)上并不能稱為象類。象類的臼齒拋棄了第一階段雙脊型的結(jié)構(gòu),齒脊數(shù)逐漸增加,轉(zhuǎn)變?yōu)榍鸺剐突蛲耆那鹦?,由于它們的牙齒的齒尖形狀如一個(gè)個(gè)**狀突起,因此這一階段的象類又統(tǒng)稱為乳齒象。乳齒象的牙齒開始向水平替換演化,暗中指向第三階段,暫按下不表。
最早的乳齒象以漸新世早期(約3000萬年)非洲的古乳齒象(Palaeomastodon)和法尤姆象(Phiomia)為代表。它們?cè)诋?dāng)時(shí)已經(jīng)是相當(dāng)大的動(dòng)物,鼻子和下頜都已經(jīng)伸長,下門齒成鏟狀,顯然是有力的采食工具。經(jīng)過了整個(gè)漸新世的緩慢發(fā)展,乳齒象類在步入中新世之時(shí)(約2500萬年)開始了一次大規(guī)模的分異,第一分化出了瑪姆象類和嵌齒象類兩個(gè)大類,分別以洛索多克齒象(Losodokodon)和厄立特里亞象(Erithreum)為代表。雖然從南亞和**的一些線索表明,有可能在2000萬年之前,長鼻類已然到達(dá)亞洲的南部和東部,但長鼻類大規(guī)模進(jìn)入歐亞大陸是在早中新世中期(約1800萬年),形成了所謂嵌齒象陸橋**,這一**也成為地質(zhì)歷史上非洲和歐亞大陸重新結(jié)合的重要標(biāo)志。也是在中中新世早期,乳齒象類演化出了四個(gè)科一級(jí)類群,瑪姆象科、嵌齒象科、豕棱齒象科、鏟齒象科。所有這些乳齒象類在演化的開始都具有伸長的下頜,臼齒有三道脊或棱,又稱為三棱長頜乳齒象。這四個(gè)科中,瑪姆象科的臼齒是丘脊形的,其他三個(gè)科都是丘形的,并以下頜和下門齒的形態(tài)不同而區(qū)別。鏟齒象科繼承了法尤姆象鏟形的下門齒,下頜進(jìn)一步增寬;嵌齒象下頜則變窄,下門齒變成棍狀;而豕棱齒象最為特殊,下頜為長的槽形,下門齒卻退化了,只是在前端伸出角質(zhì)的刀刃狀結(jié)構(gòu)代替下門齒。這些分化表明,乳齒象類在適應(yīng)各種不同的生態(tài)環(huán)境中向不同方向邁出了廣闊的步伐,昂首前進(jìn)。在這一時(shí)期,瑪姆象科以非洲的始軛齒象(Eozygodon)和歐亞大陸的軛齒象(Zygolophodon)為代表,它們都是牙齒脊型化程度高的乳齒象;豕棱齒象科則以非洲的非洲豕齒象(Afrochoerodon)和亞洲的豕棱齒象(Choerolophodon)為代表;嵌齒象科則以嵌齒象(Gomphotherium)為代表,遍及歐亞和非洲;而鏟齒象科尤為繁榮,古門齒象(Archaeobelodon)和原直齒象(Protanancus)在歐亞和非洲都有發(fā)現(xiàn),而鏟齒象(Platybelodon)更是在**北方繁盛一時(shí)。鏟齒象具有非常夸張的鐵鏟形的下頜和下門齒,雖然早期推測(cè)它們生活在水邊,取食水草,但后來的證據(jù)表明,它們很可能生活在疏林間的半開闊地帶,用下門齒切斷植物,獲取食料。在**中中新世的很多地點(diǎn),如甘肅臨夏、寧夏同心、內(nèi)蒙通古爾,鏟齒象都是動(dòng)物群中最常見的分子,其數(shù)量遠(yuǎn)多于其他大型哺乳動(dòng)物。
法尤姆象
軛齒象(圖片來自網(wǎng)絡(luò))
嵌齒象
在中中新世開始的時(shí)候(約1600萬年),瑪姆象科中的中新乳齒象(Miomastodon)第一跨越白令海峽,到達(dá)北美,嵌齒象科中的其他類群也接踵而至,成為北美大陸哺乳動(dòng)物群中的重要成員。后來可以見到,在晚中新世歐亞大陸乳齒象類的演化遭遇重大挫折之時(shí),北美卻成了很多長頜乳齒象類群的最后避難所,例如,鏟齒象科中的鏟門齒象(Amebelodon),在北美生活到了中新世最晚期(~600萬年),并進(jìn)化出了陸地動(dòng)物的最大的下頜。而豕棱齒象科中的頜門齒象(Gnatabelodon)也生存至晚中新世的中期(~700 萬年)?,斈废罂频拿乐奕辇X象(Mammut americanum)在北美成功生存至全新世之初(~1萬年),而嵌齒象的后代更在晚上新世進(jìn)入南美,創(chuàng)造了乳齒象類最后的繁榮,也生存至全新世初,只不過,美洲乳齒象和南美的嵌齒象都已經(jīng)演化成短頜的象類了,將在下文進(jìn)一步討論。
美洲乳齒象
從早中新世后半段到中中新世結(jié)束前(1800~1100萬年)七、八百萬年的時(shí)間都是乳齒象類演化的高峰時(shí)段,各種各樣的三棱長頜乳齒象,占據(jù)了大型植食動(dòng)物所能占據(jù)的生態(tài)空間,然而,它們渾然不覺,一場(chǎng)長鼻類的演化危機(jī)正在悄然迫近。在三棱長頜乳齒象繁盛的這一段時(shí)間內(nèi),恰好對(duì)應(yīng)于地質(zhì)歷史上的“中中新氣候適宜期”,也是至今以來全球最后一個(gè)溫暖期,在溫暖期中繁榮的乳齒象類,無法預(yù)料溫暖期結(jié)束后全球氣候轉(zhuǎn)冷給它們帶來的生存挑戰(zhàn),當(dāng)然,這次生存挑戰(zhàn)的矛頭不僅針對(duì)乳齒象類,而是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。自1400萬年起,氣候開始逐漸變冷,森林生態(tài)系統(tǒng)在全球的中高緯度地區(qū)趨于衰退,代表干旱的草原生態(tài)系統(tǒng)成為中高緯度的主流生態(tài)環(huán)境。尤其是在亞洲的大部分中高緯地區(qū),隨著青藏高原的快速隆升,干旱化在這些地區(qū)持續(xù),終于在1100萬年中晚中新世之交的時(shí)候,形成了歐亞大陸生態(tài)系統(tǒng)的重大重組。據(jù)研究,在東亞北部地區(qū),沒有一種大型哺乳動(dòng)物生存過了這個(gè)界線,以鏟齒象為代表的三棱長頜乳齒象更是遭受滅頂之災(zāi),悉數(shù)滅絕。只有少量的三棱長頜乳齒象殘留在南方的森林地帶中,茍延殘喘;或者在氣候變化不太猛烈的美洲生存,如上文述。
痛定思痛,一些乳齒象類在遭受了嚴(yán)重的生存危機(jī)之時(shí),演化出了新的生存策略。第一是牙齒脊數(shù)增加,由三棱向四棱,甚至更多棱發(fā)展,以適應(yīng)日漸粗糙的植物;第二個(gè)改變是臼齒完全實(shí)現(xiàn)了水平替換,一個(gè)臼齒磨耗完,再長出另一個(gè)臼齒使用,從而大大延長了臼齒的使用時(shí)間;最重大改變是,乳齒象類經(jīng)過二千萬年的礪練,長鼻的進(jìn)化達(dá)到了進(jìn)化史上前所未有的高度,它們鼻子足夠靈巧,簡(jiǎn)直比得上人類的雙手,可以**完成采食的功能,因此,乳齒象開始放棄它們的長頜,下頜開始向縮短的方向演化。之前提到,在美洲的一支丘脊型的嵌齒象類,下頜持續(xù)縮短,經(jīng)過喙嘴象(Rhynchotherium)的階段,演化出了完全短頜的南方乳齒象(Notiomastodon)和居維葉象(Cuvieronius),在上新世末期巴拿馬地峽形成之時(shí),迅速擴(kuò)散入南美大陸,成為當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢(shì)物種。于此同時(shí),瑪姆象類也在歐亞大陸和美洲分別演化,產(chǎn)生了短頜的包氏瑪姆象(Mammut borsoni)和美洲乳齒象,其中美洲乳齒象是上新世(~500萬年)從歐亞大陸續(xù)遷徙而來還是本土的瑪姆象類演化而來,是一個(gè)極具爭(zhēng)議的話題?;蛟S與人類的演化相似,瑪姆象從歐亞大陸向美洲發(fā)生了不止一次的遷徙和融合**。雖然美洲的這些乳齒象類具有完全縮短的下頜,下門齒也最終消失,但它們?nèi)匀槐A羧獾脑季数X樣式。
而真正的進(jìn)化飛躍發(fā)生在晚中新世的歐亞大陸和非洲,從丘型的嵌齒象中產(chǎn)生出了三個(gè)分支,較為保守的一支至其演化終點(diǎn),僅進(jìn)化為四棱型齒,只不過齒脊的排列方式有所改變,即互棱齒象(Anancus),另外兩個(gè)分支則更加進(jìn)步,齒脊數(shù)可達(dá)八脊以上,到了晚更新世更是達(dá)二十脊以上。其中一支產(chǎn)生于亞洲南部,至終仍保留低冠的臼齒形態(tài),即我們熟知的劍齒象科,另一支則產(chǎn)生于長鼻類演化的大本營非洲,也是唯一生存至今的長鼻類,即象科,或者稱為真象科加以強(qiáng)調(diào)。當(dāng)劍齒象和真象產(chǎn)生的時(shí)候,長鼻類也演化到了第三階段,代表了長鼻類的最后繁榮。
互棱齒象
劍齒象(Stegodon)的祖先脊棱齒象(Stegolophodon)在非常早的時(shí)候就體現(xiàn)出了相當(dāng)進(jìn)步的特征。在早中新世晚期,其他象類還是三棱臼齒,長下頜的形態(tài)之時(shí),脊棱齒象的下頜已經(jīng)開始縮短,臼齒進(jìn)化成四棱型。脊棱齒象以東南亞為中心,向周邊僅擴(kuò)散到**、日本、及南亞,脊棱齒象是中新世**東部和日本的優(yōu)勢(shì)象類,可見它一直適應(yīng)于較為濕潤的生態(tài)環(huán)境。至晚中新世最晚期,大約6百萬年的時(shí)候,脊棱齒象演化為劍齒象,出現(xiàn)于**的云南,即昭通劍齒象,然而困惑的是,非洲在約7百萬年也報(bào)道了一些“劍齒象”的頰齒。由于僅在亞洲的東部和南部才找到了劍齒象早期的完整演化序列,而非洲的早期“劍齒象”與真象產(chǎn)生的時(shí)間相同,因此,這些非洲的“劍齒象”很可能是早期的一些真象,頰齒形態(tài)與劍齒象十分相似。那些非洲的“劍齒象”很快就滅絕了,而亞洲的劍齒象在早上新世(500萬年)非常繁榮,遍布**南北方,這其中就有寫入**小學(xué)課本,文人以詩贊美的黃河象。黃河象亦步入了體型最大的長鼻類之列,肩高近4米,體重估計(jì)可達(dá)12噸。隨著晚上新世(300萬年)北極冰蓋終年不化,氣候急劇轉(zhuǎn)冷之時(shí),劍齒象再次退入南方。在**地區(qū),以早更新世的先東方劍齒象,中更新世和晚更新世的東方劍齒象為代表。在東南亞及南亞,也有相近的種類生存。雖然在更新世時(shí)期,相比于北方的嚴(yán)寒,南方溫暖濕潤的氣候,成為劍齒象的優(yōu)良避難所,然而,在1萬年以全新世到來之時(shí),劍齒象最終在**南方和這個(gè)星球上滅絕。全新世是一個(gè)全球轉(zhuǎn)暖的時(shí)期,理論上更加適于劍齒象生存,劍齒象卻為何倒在了黎明的前夜?研究發(fā)現(xiàn),與其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手亞洲象相比,劍齒象的食物范圍更加局限,食物來源的減少,或許是它們?cè)谌率琅跍缃^的主因。
劍齒象類的兄弟真象類的命運(yùn)則更加跌宕起伏。真象于晚中新世中期約700萬年左右起源于非洲,與劍齒象不同,非洲的在晚中新世已經(jīng)是典型的季風(fēng)性的草原氣候,相對(duì)干旱的氣候促使真象在一開始就向齒冠增高的方向發(fā)展,巨大臼齒上排列著密集的齒板,有如一個(gè)個(gè)巨大的磨盤,足以碾碎任何粗糙的食物。早期的真象,下頜雖已縮短,但一對(duì)下門齒卻異常發(fā)達(dá),這就是長著四個(gè)長牙的劍棱齒象(Stegotetrabelodon)。不知是否是四個(gè)長牙太多,并無大用的原因,劍棱齒象很快滅絕,產(chǎn)生了僅有一對(duì)上門齒的脊雙門齒象(Stegodibelodon)和原真象(Primelephas)。于此之后,在非洲產(chǎn)生了三個(gè)主要的真象類群,即我們熟悉的非洲象(Loxodonta)、亞洲象(Elephas)、和猛犸象(Mammuthus)。還有一類古菱齒象(Palaeoloxodon),它與亞洲象還是非洲象在演化上更加接近?形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)給出了不同的解讀。非洲象的演化歷史主要限于非洲,亞洲象和猛犸象在晚上新世則擴(kuò)散到歐亞大陸,其中猛犸象成為歐亞大陸北方地區(qū)最主要的象類。在歐亞大陸,猛犸象經(jīng)歷了晚上新世的羅馬尼亞象、早更新世的南方象、中更新世的草原猛犸象、以及晚更新世的真猛犸象即長毛象的不同演化階段。南方象在中更新世進(jìn)入了北美,演化為哥倫布猛犸象。南方象、草原猛犸象、哥倫布猛犸象成為長鼻類中個(gè)體大小之翹楚,體重可接近20噸。而古菱齒象也可達(dá)到這一大小。在氣候酷寒的更新世,由于地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的周期性變化,冰期和間冰期交替出現(xiàn),在歐亞大陸,分布于高緯度和猛犸象和中低緯度的古菱齒象此消彼長,分布范圍也隨冰期和間冰期呈現(xiàn)有節(jié)率的變化。
劍棱齒象
哥倫比亞猛犸象
在更新世兩百多萬年的時(shí)間里,雖然人類的快速發(fā)展給象類帶來了一些麻煩,但它們?cè)趪?yán)酷的環(huán)境之中,展現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性,遍布?xì)W亞大陸、非洲、和北美。然而,終極的命運(yùn)仍然降臨在它們身上。與劍齒象的命運(yùn)相似,在全新世暖期到來之時(shí),真象類也發(fā)生了根本性的衰退,古菱齒象和猛犸象完全滅絕,僅管在距今3000年左右,仍有非常小的猛犸象種群生活在**東北部北冰洋中的島嶼上。
長鼻類不是全新世到來的唯一犧牲品,伴隨著猛犸象、古菱齒象滅絕的還有披毛犀、大地懶、雕齒獸等一大批千奇百怪的生物,或許我們整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)又將一次面臨著一次大型動(dòng)物滅絕、甚至是全球性的物種大滅絕的生態(tài)危機(jī),只不過這一次危機(jī)可能是整個(gè)長鼻類面臨的**劫。亞洲象、非洲象雖仍然存在于我們的星球上,也岌岌可危;在1100萬年它們面臨上一次危機(jī)后的今天,象類的無于倫比的臼齒和天造地化的長鼻,都已經(jīng)用盡了它們?nèi)康难莼瘽摿Α銦o法想象,它們可以如它們先祖那樣,演化出新的器官,從而具有神奇的回天之力。長鼻類在持續(xù)了6千萬年的艱難歲月,歷經(jīng)三次大起大落的輝煌之后,最終會(huì)退出歷史的帷幕?;蛟S我們需要接受一個(gè)事實(shí),在宇宙之中,有興就有衰,有生就有滅,物種與生命一樣,具有自身的周期,物種演化過程之中,有一種我們難以完全理解掌握的力量,悄然決定著它們的生**,正如我們自己,同樣無法把握我們自身的命運(yùn)。往者雖不可諫,來者也未必可追,只不過象類的演化故事,已經(jīng)譜寫了一部綺麗多姿的生**夢(mèng)幻,足以留在歷史的長河之中,以及鐘愛自然的我們之內(nèi)心深處。
責(zé)任編輯:黃曉峰
校對(duì):丁曉
拓展知識(shí):
前沿拓展:
**科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所 王世騏 李春曉
大象是生活在陸地上的最大哺乳動(dòng)物,屬于長鼻目?,F(xiàn)生的長鼻目?jī)H以三種大象為代表,即非洲草原象、非洲森林象、亞洲象,然而長鼻目的演化歷史卻異常繁榮,至少有180多個(gè)種類的化石被發(fā)現(xiàn)。特別是,長鼻目是為數(shù)不多的能在古新世找到化石代表的現(xiàn)生目一級(jí)哺乳動(dòng)物。雖然據(jù)分子生物學(xué)推斷,現(xiàn)生哺乳類的主要目一級(jí)類群,包括靈長類在內(nèi),其分化時(shí)間在6500萬年的白堊紀(jì)大絕滅之前,然而,這僅僅是一種理論,并沒有足夠的化石證據(jù)加以支持,而長鼻目的最早代表曙象(Eritherium)則發(fā)現(xiàn)于約6000萬年前古新世的非洲摩洛哥。
非洲在中新生代的地質(zhì)歷史上是一個(gè)特別的區(qū)域,自侏羅紀(jì)中期1.65億年以來,泛大陸發(fā)生裂解,非洲板塊與其他大陸被海洋分開,早期的哺乳動(dòng)物開始在非洲大陸上**演化,產(chǎn)生出了稱為非洲獸總目的類群,這個(gè)類群的后代從非洲散枝開葉,演化至今,包括了一些形態(tài)和生態(tài)適應(yīng)差別很大的種類。小至如老鼠大小的象鼩、金鼴,以及形態(tài)如兔的蹄兔,食白蟻的土豚,直至完全適應(yīng)海洋生活的海牛,以及陸生的巨獸,即我們本文的主角大象,它們都可能源于一個(gè)共同的非洲獸的祖先。至2000萬年以來,非洲大陸與歐亞大陸發(fā)生碰撞,兩個(gè)大陸的哺乳動(dòng)物在分開了上億年之后再度相遇,作為其中的佼佼者,長鼻類比大多數(shù)非洲獸類走得更遠(yuǎn),最終分布于除澳洲與南極外的其他幾大洲,這便是后話了。但是我們需要記住長鼻類的非洲起源屬性,因?yàn)榻^大多數(shù)的長鼻類后來的分支,盡管具有全球的廣泛分布,但經(jīng)常是從非洲起源的,這一點(diǎn)似乎與人類有些相似,但人類的祖先在漸新世(約3400萬年)之前可能是起源于亞洲的,漸新世之后,靈長類和人類的演化中心才轉(zhuǎn)移到非洲。
我們把話頭回到長鼻類的演化上,現(xiàn)生類群中與長鼻目最為接近的是海牛目,很難想象大象擁有一個(gè)水生的遠(yuǎn)房兄弟,然而,海牛類也具有與大象接近的獠牙狀門齒,以及替換生長的頰齒,這些都表明的兩者具有很近的親緣關(guān)系。另一種與長鼻目親緣關(guān)系較近的現(xiàn)生類群是蹄兔,如兔子大小,生存于非洲及**地區(qū),然而歷史上也分布于**等地。此外還有兩個(gè)化石類群,一類是重腳獸類,體型龐大,其中埃及重腳獸頭上具有一大一小兩對(duì)巨大的角;另一類是索齒獸目,是一種奇怪的大型半水生哺乳類,分布于太平洋兩岸的日本,美國等地。這些奇怪的動(dòng)物與長鼻類共同組成了近有蹄類,代表了一個(gè)寵大的演化譜系。
原蹄兔
重腳獸
自從6000萬年前古新世的曙象出現(xiàn)以來,長鼻類走上了**的演化道路。這是長鼻類演化的三個(gè)階段中的第一階段。那時(shí)的曙象僅有3至8公斤,大約僅為兔子一般大小。然而它的臼齒已經(jīng)演化出了后來始新世長鼻類的一些特征,即臼齒有一些雙脊型化的傾向。請(qǐng)注意,這種特征與后來的象類的臼齒特征相差甚遠(yuǎn)。到始新世約5500萬年的時(shí)候,則演化出了磷灰象(Phosphatherium),發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)仍然在非洲摩洛哥。此時(shí)的磷灰象的體重增加到10至15公斤,如小豬一般大小,形態(tài)也象一個(gè)小豬。磷灰象的臼齒發(fā)育成真正的雙脊形,這是長鼻類在第一階段的典型特征;它的上下第二門齒開始增大,在將來,這增大的門齒將演化成真正的獠牙,作為現(xiàn)代象類的典型特征之一;而長鼻類的最重要的特征長鼻,在這個(gè)時(shí)期還沒有發(fā)育的跡象。與磷灰象同一時(shí)期或稍晚的長鼻類還有道烏象(Daouitherium),努米底象(Numidotherium),它們的體型已達(dá)到貘一般大小,成為長鼻類早期演化道路上的一些過客。到了始新世晚期約4000萬年的時(shí)候,長鼻類出現(xiàn)了一種真正的龐然大物,即重獸(Barytherium),肩高近2米,體重約2噸。重獸自發(fā)現(xiàn)以來,一直被看作一種神秘的動(dòng)物,直到它的頭后骨骼被發(fā)現(xiàn),我們才知道在4000萬年的重獸已經(jīng)具有一些現(xiàn)代象類的頭后骨骼的特征,也說明,身體的大型化是長鼻類很早出現(xiàn)的演化趨勢(shì)。一個(gè)大型化的身體,對(duì)于長鼻類能很好保護(hù)自身,抵抗自然災(zāi)害具有重要的意義;特別是后來的長鼻類演化出了靈活的長鼻,能夠如手一樣抓握,破解了其他大體型動(dòng)物的演化難題,從而促使了長鼻類在晚新生代數(shù)千萬年的持續(xù)繁榮,這便是后話了。
磷灰象
我們已經(jīng)說到,長鼻類演化的第一階段以雙脊型的臼齒為典型特征,而這一特征在我們熟知的恐象中達(dá)到了極點(diǎn),同時(shí)也是長鼻類第一階段演化的最后遺存??窒笤谠鐫u新世化石記錄缺失,到晚漸新世約2500萬年,出現(xiàn)了第一種恐象,埃塞俄比亞的奇勒加象(Chilgatherium),之后則相繼出現(xiàn)了原恐象(Prodeinotheirum)和恐象(Deinotheirum),它們與下文將要介紹的嵌齒象類和瑪姆象類同時(shí)擴(kuò)散到了歐洲和亞洲??窒笫欠浅>薮蟮膭?dòng)物,體重超過10噸,已步入體型最大的長鼻類之列,它缺少上門牙,而具有一對(duì)向下彎成鉤狀的下門牙,鼻子應(yīng)當(dāng)不太長。特別值得一提的是,在本世紀(jì)初之前,**境內(nèi)從未發(fā)現(xiàn)過恐象的化石,恐象沒有進(jìn)入**地區(qū)似已成定論。然而這一推測(cè)在2007年被打破,邱占祥院士和鄧濤研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在甘肅東鄉(xiāng)縣的晚中新世早期(約1000萬年)發(fā)現(xiàn)了中華原恐象的化石,成為恐象進(jìn)入**的堅(jiān)實(shí)證據(jù)。究其原因,很可能在晚中新世之前,**的南方是有恐象生存的,在泰國和緬甸就有這一時(shí)期的恐象報(bào)道,只不過這一時(shí)期的地層在**南方缺失,因此沒有留下恐象的化石記錄。而中晚中新世之交,**北方發(fā)生了生物大滅絕,當(dāng)時(shí)繁盛一時(shí)的鏟齒象和嵌齒象完全滅絕,從而給南方的恐象留出了生態(tài)空間,恐象因此北上,在**的臨夏地區(qū)留下了這無比珍貴的記錄。隨著晚中新世氣候進(jìn)一步轉(zhuǎn)冷,恐象不得不退出**北方,并逐漸在歐亞大陸消失,最后的恐象于中更新世(~10萬年)才絕滅于非洲。
恐象
我們?cè)倩氐酵硎夹率赖姆侵蓿c重獸同時(shí)出現(xiàn)的一種長鼻類更加著名,即莫湖獸(Moeritheirum),通稱始祖象。長期以來被認(rèn)為是象的直接祖先。后來發(fā)現(xiàn)的磷灰象等化石遂漸改變了這種認(rèn)識(shí)。莫湖獸的頭后骨骼形態(tài)表明它適合兩棲生活,如今天的河馬,它也具有增大的門齒,但不具有長鼻。莫湖獸的臼齒已經(jīng)開始向丘型化發(fā)展,改變了早期長鼻類的雙脊型臼齒的范式,也預(yù)示著長鼻類未來的一些演化方向,雖然莫湖獸的演化可能是偏離了長鼻類演化的主線。
始祖象
之后長鼻類的演化就進(jìn)入了第二階段。正是在這一階段,長鼻類成功擴(kuò)散到全球,代表了長鼻類真正繁榮的開始,也是在這一階段,長鼻類真正演化出了長鼻,雖然長鼻也許不如現(xiàn)生象靈活,因此,這一時(shí)期的長鼻類才真正成為長鼻子的類群。在第二階段的開始,長鼻類真正的典型特征是下頜增長,上下第二門齒特別增大,上牙成獠牙狀,下牙則成鏟狀或棍狀,成為強(qiáng)大的采食工具,而長鼻僅僅是作為輔助工具,配合門齒和下頜采食之用。從這一時(shí)期開始,長鼻類又擁了一個(gè)更熟悉的名稱,象類,即亞目一級(jí)的象形亞目(Elephantoformes),而磷灰象、莫湖獸、乃至恐象等,分類學(xué)上并不能稱為象類。象類的臼齒拋棄了第一階段雙脊型的結(jié)構(gòu),齒脊數(shù)逐漸增加,轉(zhuǎn)變?yōu)榍鸺剐突蛲耆那鹦停捎谒鼈兊难例X的齒尖形狀如一個(gè)個(gè)**狀突起,因此這一階段的象類又統(tǒng)稱為乳齒象。乳齒象的牙齒開始向水平替換演化,暗中指向第三階段,暫按下不表。
最早的乳齒象以漸新世早期(約3000萬年)非洲的古乳齒象(Palaeomastodon)和法尤姆象(Phiomia)為代表。它們?cè)诋?dāng)時(shí)已經(jīng)是相當(dāng)大的動(dòng)物,鼻子和下頜都已經(jīng)伸長,下門齒成鏟狀,顯然是有力的采食工具。經(jīng)過了整個(gè)漸新世的緩慢發(fā)展,乳齒象類在步入中新世之時(shí)(約2500萬年)開始了一次大規(guī)模的分異,第一分化出了瑪姆象類和嵌齒象類兩個(gè)大類,分別以洛索多克齒象(Losodokodon)和厄立特里亞象(Erithreum)為代表。雖然從南亞和**的一些線索表明,有可能在2000萬年之前,長鼻類已然到達(dá)亞洲的南部和東部,但長鼻類大規(guī)模進(jìn)入歐亞大陸是在早中新世中期(約1800萬年),形成了所謂嵌齒象陸橋**,這一**也成為地質(zhì)歷史上非洲和歐亞大陸重新結(jié)合的重要標(biāo)志。也是在中中新世早期,乳齒象類演化出了四個(gè)科一級(jí)類群,瑪姆象科、嵌齒象科、豕棱齒象科、鏟齒象科。所有這些乳齒象類在演化的開始都具有伸長的下頜,臼齒有三道脊或棱,又稱為三棱長頜乳齒象。這四個(gè)科中,瑪姆象科的臼齒是丘脊形的,其他三個(gè)科都是丘形的,并以下頜和下門齒的形態(tài)不同而區(qū)別。鏟齒象科繼承了法尤姆象鏟形的下門齒,下頜進(jìn)一步增寬;嵌齒象下頜則變窄,下門齒變成棍狀;而豕棱齒象最為特殊,下頜為長的槽形,下門齒卻退化了,只是在前端伸出角質(zhì)的刀刃狀結(jié)構(gòu)代替下門齒。這些分化表明,乳齒象類在適應(yīng)各種不同的生態(tài)環(huán)境中向不同方向邁出了廣闊的步伐,昂首前進(jìn)。在這一時(shí)期,瑪姆象科以非洲的始軛齒象(Eozygodon)和歐亞大陸的軛齒象(Zygolophodon)為代表,它們都是牙齒脊型化程度高的乳齒象;豕棱齒象科則以非洲的非洲豕齒象(Afrochoerodon)和亞洲的豕棱齒象(Choerolophodon)為代表;嵌齒象科則以嵌齒象(Gomphotherium)為代表,遍及歐亞和非洲;而鏟齒象科尤為繁榮,古門齒象(Archaeobelodon)和原直齒象(Protanancus)在歐亞和非洲都有發(fā)現(xiàn),而鏟齒象(Platybelodon)更是在**北方繁盛一時(shí)。鏟齒象具有非??鋸埖蔫F鏟形的下頜和下門齒,雖然早期推測(cè)它們生活在水邊,取食水草,但后來的證據(jù)表明,它們很可能生活在疏林間的半開闊地帶,用下門齒切斷植物,獲取食料。在**中中新世的很多地點(diǎn),如甘肅臨夏、寧夏同心、內(nèi)蒙通古爾,鏟齒象都是動(dòng)物群中最常見的分子,其數(shù)量遠(yuǎn)多于其他大型哺乳動(dòng)物。
法尤姆象
軛齒象(圖片來自網(wǎng)絡(luò))
嵌齒象
在中中新世開始的時(shí)候(約1600萬年),瑪姆象科中的中新乳齒象(Miomastodon)第一跨越白令海峽,到達(dá)北美,嵌齒象科中的其他類群也接踵而至,成為北美大陸哺乳動(dòng)物群中的重要成員。后來可以見到,在晚中新世歐亞大陸乳齒象類的演化遭遇重大挫折之時(shí),北美卻成了很多長頜乳齒象類群的最后避難所,例如,鏟齒象科中的鏟門齒象(Amebelodon),在北美生活到了中新世最晚期(~600萬年),并進(jìn)化出了陸地動(dòng)物的最大的下頜。而豕棱齒象科中的頜門齒象(Gnatabelodon)也生存至晚中新世的中期(~700 萬年)。瑪姆象科的美洲乳齒象(Mammut americanum)在北美成功生存至全新世之初(~1萬年),而嵌齒象的后代更在晚上新世進(jìn)入南美,創(chuàng)造了乳齒象類最后的繁榮,也生存至全新世初,只不過,美洲乳齒象和南美的嵌齒象都已經(jīng)演化成短頜的象類了,將在下文進(jìn)一步討論。
美洲乳齒象
從早中新世后半段到中中新世結(jié)束前(1800~1100萬年)七、八百萬年的時(shí)間都是乳齒象類演化的高峰時(shí)段,各種各樣的三棱長頜乳齒象,占據(jù)了大型植食動(dòng)物所能占據(jù)的生態(tài)空間,然而,它們渾然不覺,一場(chǎng)長鼻類的演化危機(jī)正在悄然迫近。在三棱長頜乳齒象繁盛的這一段時(shí)間內(nèi),恰好對(duì)應(yīng)于地質(zhì)歷史上的“中中新氣候適宜期”,也是至今以來全球最后一個(gè)溫暖期,在溫暖期中繁榮的乳齒象類,無法預(yù)料溫暖期結(jié)束后全球氣候轉(zhuǎn)冷給它們帶來的生存挑戰(zhàn),當(dāng)然,這次生存挑戰(zhàn)的矛頭不僅針對(duì)乳齒象類,而是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。自1400萬年起,氣候開始逐漸變冷,森林生態(tài)系統(tǒng)在全球的中高緯度地區(qū)趨于衰退,代表干旱的草原生態(tài)系統(tǒng)成為中高緯度的主流生態(tài)環(huán)境。尤其是在亞洲的大部分中高緯地區(qū),隨著青藏高原的快速隆升,干旱化在這些地區(qū)持續(xù),終于在1100萬年中晚中新世之交的時(shí)候,形成了歐亞大陸生態(tài)系統(tǒng)的重大重組。據(jù)研究,在東亞北部地區(qū),沒有一種大型哺乳動(dòng)物生存過了這個(gè)界線,以鏟齒象為代表的三棱長頜乳齒象更是遭受滅頂之災(zāi),悉數(shù)滅絕。只有少量的三棱長頜乳齒象殘留在南方的森林地帶中,茍延殘喘;或者在氣候變化不太猛烈的美洲生存,如上文述。
痛定思痛,一些乳齒象類在遭受了嚴(yán)重的生存危機(jī)之時(shí),演化出了新的生存策略。第一是牙齒脊數(shù)增加,由三棱向四棱,甚至更多棱發(fā)展,以適應(yīng)日漸粗糙的植物;第二個(gè)改變是臼齒完全實(shí)現(xiàn)了水平替換,一個(gè)臼齒磨耗完,再長出另一個(gè)臼齒使用,從而大大延長了臼齒的使用時(shí)間;最重大改變是,乳齒象類經(jīng)過二千萬年的礪練,長鼻的進(jìn)化達(dá)到了進(jìn)化史上前所未有的高度,它們鼻子足夠靈巧,簡(jiǎn)直比得上人類的雙手,可以**完成采食的功能,因此,乳齒象開始放棄它們的長頜,下頜開始向縮短的方向演化。之前提到,在美洲的一支丘脊型的嵌齒象類,下頜持續(xù)縮短,經(jīng)過喙嘴象(Rhynchotherium)的階段,演化出了完全短頜的南方乳齒象(Notiomastodon)和居維葉象(Cuvieronius),在上新世末期巴拿馬地峽形成之時(shí),迅速擴(kuò)散入南美大陸,成為當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢(shì)物種。于此同時(shí),瑪姆象類也在歐亞大陸和美洲分別演化,產(chǎn)生了短頜的包氏瑪姆象(Mammut borsoni)和美洲乳齒象,其中美洲乳齒象是上新世(~500萬年)從歐亞大陸續(xù)遷徙而來還是本土的瑪姆象類演化而來,是一個(gè)極具爭(zhēng)議的話題。或許與人類的演化相似,瑪姆象從歐亞大陸向美洲發(fā)生了不止一次的遷徙和融合**。雖然美洲的這些乳齒象類具有完全縮短的下頜,下門齒也最終消失,但它們?nèi)匀槐A羧獾脑季数X樣式。
而真正的進(jìn)化飛躍發(fā)生在晚中新世的歐亞大陸和非洲,從丘型的嵌齒象中產(chǎn)生出了三個(gè)分支,較為保守的一支至其演化終點(diǎn),僅進(jìn)化為四棱型齒,只不過齒脊的排列方式有所改變,即互棱齒象(Anancus),另外兩個(gè)分支則更加進(jìn)步,齒脊數(shù)可達(dá)八脊以上,到了晚更新世更是達(dá)二十脊以上。其中一支產(chǎn)生于亞洲南部,至終仍保留低冠的臼齒形態(tài),即我們熟知的劍齒象科,另一支則產(chǎn)生于長鼻類演化的大本營非洲,也是唯一生存至今的長鼻類,即象科,或者稱為真象科加以強(qiáng)調(diào)。當(dāng)劍齒象和真象產(chǎn)生的時(shí)候,長鼻類也演化到了第三階段,代表了長鼻類的最后繁榮。
互棱齒象
劍齒象(Stegodon)的祖先脊棱齒象(Stegolophodon)在非常早的時(shí)候就體現(xiàn)出了相當(dāng)進(jìn)步的特征。在早中新世晚期,其他象類還是三棱臼齒,長下頜的形態(tài)之時(shí),脊棱齒象的下頜已經(jīng)開始縮短,臼齒進(jìn)化成四棱型。脊棱齒象以東南亞為中心,向周邊僅擴(kuò)散到**、日本、及南亞,脊棱齒象是中新世**東部和日本的優(yōu)勢(shì)象類,可見它一直適應(yīng)于較為濕潤的生態(tài)環(huán)境。至晚中新世最晚期,大約6百萬年的時(shí)候,脊棱齒象演化為劍齒象,出現(xiàn)于**的云南,即昭通劍齒象,然而困惑的是,非洲在約7百萬年也報(bào)道了一些“劍齒象”的頰齒。由于僅在亞洲的東部和南部才找到了劍齒象早期的完整演化序列,而非洲的早期“劍齒象”與真象產(chǎn)生的時(shí)間相同,因此,這些非洲的“劍齒象”很可能是早期的一些真象,頰齒形態(tài)與劍齒象十分相似。那些非洲的“劍齒象”很快就滅絕了,而亞洲的劍齒象在早上新世(500萬年)非常繁榮,遍布**南北方,這其中就有寫入**小學(xué)課本,文人以詩贊美的黃河象。黃河象亦步入了體型最大的長鼻類之列,肩高近4米,體重估計(jì)可達(dá)12噸。隨著晚上新世(300萬年)北極冰蓋終年不化,氣候急劇轉(zhuǎn)冷之時(shí),劍齒象再次退入南方。在**地區(qū),以早更新世的先東方劍齒象,中更新世和晚更新世的東方劍齒象為代表。在東南亞及南亞,也有相近的種類生存。雖然在更新世時(shí)期,相比于北方的嚴(yán)寒,南方溫暖濕潤的氣候,成為劍齒象的優(yōu)良避難所,然而,在1萬年以全新世到來之時(shí),劍齒象最終在**南方和這個(gè)星球上滅絕。全新世是一個(gè)全球轉(zhuǎn)暖的時(shí)期,理論上更加適于劍齒象生存,劍齒象卻為何倒在了黎明的前夜?研究發(fā)現(xiàn),與其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手亞洲象相比,劍齒象的食物范圍更加局限,食物來源的減少,或許是它們?cè)谌率琅跍缃^的主因。
劍齒象類的兄弟真象類的命運(yùn)則更加跌宕起伏。真象于晚中新世中期約700萬年左右起源于非洲,與劍齒象不同,非洲的在晚中新世已經(jīng)是典型的季風(fēng)性的草原氣候,相對(duì)干旱的氣候促使真象在一開始就向齒冠增高的方向發(fā)展,巨大臼齒上排列著密集的齒板,有如一個(gè)個(gè)巨大的磨盤,足以碾碎任何粗糙的食物。早期的真象,下頜雖已縮短,但一對(duì)下門齒卻異常發(fā)達(dá),這就是長著四個(gè)長牙的劍棱齒象(Stegotetrabelodon)。不知是否是四個(gè)長牙太多,并無大用的原因,劍棱齒象很快滅絕,產(chǎn)生了僅有一對(duì)上門齒的脊雙門齒象(Stegodibelodon)和原真象(Primelephas)。于此之后,在非洲產(chǎn)生了三個(gè)主要的真象類群,即我們熟悉的非洲象(Loxodonta)、亞洲象(Elephas)、和猛犸象(Mammuthus)。還有一類古菱齒象(Palaeoloxodon),它與亞洲象還是非洲象在演化上更加接近?形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)給出了不同的解讀。非洲象的演化歷史主要限于非洲,亞洲象和猛犸象在晚上新世則擴(kuò)散到歐亞大陸,其中猛犸象成為歐亞大陸北方地區(qū)最主要的象類。在歐亞大陸,猛犸象經(jīng)歷了晚上新世的羅馬尼亞象、早更新世的南方象、中更新世的草原猛犸象、以及晚更新世的真猛犸象即長毛象的不同演化階段。南方象在中更新世進(jìn)入了北美,演化為哥倫布猛犸象。南方象、草原猛犸象、哥倫布猛犸象成為長鼻類中個(gè)體大小之翹楚,體重可接近20噸。而古菱齒象也可達(dá)到這一大小。在氣候酷寒的更新世,由于地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的周期性變化,冰期和間冰期交替出現(xiàn),在歐亞大陸,分布于高緯度和猛犸象和中低緯度的古菱齒象此消彼長,分布范圍也隨冰期和間冰期呈現(xiàn)有節(jié)率的變化。
劍棱齒象
哥倫比亞猛犸象
在更新世兩百多萬年的時(shí)間里,雖然人類的快速發(fā)展給象類帶來了一些麻煩,但它們?cè)趪?yán)酷的環(huán)境之中,展現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性,遍布?xì)W亞大陸、非洲、和北美。然而,終極的命運(yùn)仍然降臨在它們身上。與劍齒象的命運(yùn)相似,在全新世暖期到來之時(shí),真象類也發(fā)生了根本性的衰退,古菱齒象和猛犸象完全滅絕,僅管在距今3000年左右,仍有非常小的猛犸象種群生活在**東北部北冰洋中的島嶼上。
長鼻類不是全新世到來的唯一犧牲品,伴隨著猛犸象、古菱齒象滅絕的還有披毛犀、大地懶、雕齒獸等一大批千奇百怪的生物,或許我們整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)又將一次面臨著一次大型動(dòng)物滅絕、甚至是全球性的物種大滅絕的生態(tài)危機(jī),只不過這一次危機(jī)可能是整個(gè)長鼻類面臨的**劫。亞洲象、非洲象雖仍然存在于我們的星球上,也岌岌可危;在1100萬年它們面臨上一次危機(jī)后的今天,象類的無于倫比的臼齒和天造地化的長鼻,都已經(jīng)用盡了它們?nèi)康难莼瘽摿Α銦o法想象,它們可以如它們先祖那樣,演化出新的器官,從而具有神奇的回天之力。長鼻類在持續(xù)了6千萬年的艱難歲月,歷經(jīng)三次大起大落的輝煌之后,最終會(huì)退出歷史的帷幕。或許我們需要接受一個(gè)事實(shí),在宇宙之中,有興就有衰,有生就有滅,物種與生命一樣,具有自身的周期,物種演化過程之中,有一種我們難以完全理解掌握的力量,悄然決定著它們的生**,正如我們自己,同樣無法把握我們自身的命運(yùn)。往者雖不可諫,來者也未必可追,只不過象類的演化故事,已經(jīng)譜寫了一部綺麗多姿的生**夢(mèng)幻,足以留在歷史的長河之中,以及鐘愛自然的我們之內(nèi)心深處。
責(zé)任編輯:黃曉峰
校對(duì):丁曉
拓展知識(shí):
前沿拓展:
**科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所 王世騏 李春曉
大象是生活在陸地上的最大哺乳動(dòng)物,屬于長鼻目?,F(xiàn)生的長鼻目?jī)H以三種大象為代表,即非洲草原象、非洲森林象、亞洲象,然而長鼻目的演化歷史卻異常繁榮,至少有180多個(gè)種類的化石被發(fā)現(xiàn)。特別是,長鼻目是為數(shù)不多的能在古新世找到化石代表的現(xiàn)生目一級(jí)哺乳動(dòng)物。雖然據(jù)分子生物學(xué)推斷,現(xiàn)生哺乳類的主要目一級(jí)類群,包括靈長類在內(nèi),其分化時(shí)間在6500萬年的白堊紀(jì)大絕滅之前,然而,這僅僅是一種理論,并沒有足夠的化石證據(jù)加以支持,而長鼻目的最早代表曙象(Eritherium)則發(fā)現(xiàn)于約6000萬年前古新世的非洲摩洛哥。
非洲在中新生代的地質(zhì)歷史上是一個(gè)特別的區(qū)域,自侏羅紀(jì)中期1.65億年以來,泛大陸發(fā)生裂解,非洲板塊與其他大陸被海洋分開,早期的哺乳動(dòng)物開始在非洲大陸上**演化,產(chǎn)生出了稱為非洲獸總目的類群,這個(gè)類群的后代從非洲散枝開葉,演化至今,包括了一些形態(tài)和生態(tài)適應(yīng)差別很大的種類。小至如老鼠大小的象鼩、金鼴,以及形態(tài)如兔的蹄兔,食白蟻的土豚,直至完全適應(yīng)海洋生活的海牛,以及陸生的巨獸,即我們本文的主角大象,它們都可能源于一個(gè)共同的非洲獸的祖先。至2000萬年以來,非洲大陸與歐亞大陸發(fā)生碰撞,兩個(gè)大陸的哺乳動(dòng)物在分開了上億年之后再度相遇,作為其中的佼佼者,長鼻類比大多數(shù)非洲獸類走得更遠(yuǎn),最終分布于除澳洲與南極外的其他幾大洲,這便是后話了。但是我們需要記住長鼻類的非洲起源屬性,因?yàn)榻^大多數(shù)的長鼻類后來的分支,盡管具有全球的廣泛分布,但經(jīng)常是從非洲起源的,這一點(diǎn)似乎與人類有些相似,但人類的祖先在漸新世(約3400萬年)之前可能是起源于亞洲的,漸新世之后,靈長類和人類的演化中心才轉(zhuǎn)移到非洲。
我們把話頭回到長鼻類的演化上,現(xiàn)生類群中與長鼻目最為接近的是海牛目,很難想象大象擁有一個(gè)水生的遠(yuǎn)房兄弟,然而,海牛類也具有與大象接近的獠牙狀門齒,以及替換生長的頰齒,這些都表明的兩者具有很近的親緣關(guān)系。另一種與長鼻目親緣關(guān)系較近的現(xiàn)生類群是蹄兔,如兔子大小,生存于非洲及**地區(qū),然而歷史上也分布于**等地。此外還有兩個(gè)化石類群,一類是重腳獸類,體型龐大,其中埃及重腳獸頭上具有一大一小兩對(duì)巨大的角;另一類是索齒獸目,是一種奇怪的大型半水生哺乳類,分布于太平洋兩岸的日本,美國等地。這些奇怪的動(dòng)物與長鼻類共同組成了近有蹄類,代表了一個(gè)寵大的演化譜系。
原蹄兔
重腳獸
自從6000萬年前古新世的曙象出現(xiàn)以來,長鼻類走上了**的演化道路。這是長鼻類演化的三個(gè)階段中的第一階段。那時(shí)的曙象僅有3至8公斤,大約僅為兔子一般大小。然而它的臼齒已經(jīng)演化出了后來始新世長鼻類的一些特征,即臼齒有一些雙脊型化的傾向。請(qǐng)注意,這種特征與后來的象類的臼齒特征相差甚遠(yuǎn)。到始新世約5500萬年的時(shí)候,則演化出了磷灰象(Phosphatherium),發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)仍然在非洲摩洛哥。此時(shí)的磷灰象的體重增加到10至15公斤,如小豬一般大小,形態(tài)也象一個(gè)小豬。磷灰象的臼齒發(fā)育成真正的雙脊形,這是長鼻類在第一階段的典型特征;它的上下第二門齒開始增大,在將來,這增大的門齒將演化成真正的獠牙,作為現(xiàn)代象類的典型特征之一;而長鼻類的最重要的特征長鼻,在這個(gè)時(shí)期還沒有發(fā)育的跡象。與磷灰象同一時(shí)期或稍晚的長鼻類還有道烏象(Daouitherium),努米底象(Numidotherium),它們的體型已達(dá)到貘一般大小,成為長鼻類早期演化道路上的一些過客。到了始新世晚期約4000萬年的時(shí)候,長鼻類出現(xiàn)了一種真正的龐然大物,即重獸(Barytherium),肩高近2米,體重約2噸。重獸自發(fā)現(xiàn)以來,一直被看作一種神秘的動(dòng)物,直到它的頭后骨骼被發(fā)現(xiàn),我們才知道在4000萬年的重獸已經(jīng)具有一些現(xiàn)代象類的頭后骨骼的特征,也說明,身體的大型化是長鼻類很早出現(xiàn)的演化趨勢(shì)。一個(gè)大型化的身體,對(duì)于長鼻類能很好保護(hù)自身,抵抗自然災(zāi)害具有重要的意義;特別是后來的長鼻類演化出了靈活的長鼻,能夠如手一樣抓握,破解了其他大體型動(dòng)物的演化難題,從而促使了長鼻類在晚新生代數(shù)千萬年的持續(xù)繁榮,這便是后話了。
磷灰象
我們已經(jīng)說到,長鼻類演化的第一階段以雙脊型的臼齒為典型特征,而這一特征在我們熟知的恐象中達(dá)到了極點(diǎn),同時(shí)也是長鼻類第一階段演化的最后遺存。恐象在早漸新世化石記錄缺失,到晚漸新世約2500萬年,出現(xiàn)了第一種恐象,埃塞俄比亞的奇勒加象(Chilgatherium),之后則相繼出現(xiàn)了原恐象(Prodeinotheirum)和恐象(Deinotheirum),它們與下文將要介紹的嵌齒象類和瑪姆象類同時(shí)擴(kuò)散到了歐洲和亞洲??窒笫欠浅>薮蟮膭?dòng)物,體重超過10噸,已步入體型最大的長鼻類之列,它缺少上門牙,而具有一對(duì)向下彎成鉤狀的下門牙,鼻子應(yīng)當(dāng)不太長。特別值得一提的是,在本世紀(jì)初之前,**境內(nèi)從未發(fā)現(xiàn)過恐象的化石,恐象沒有進(jìn)入**地區(qū)似已成定論。然而這一推測(cè)在2007年被打破,邱占祥院士和鄧濤研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在甘肅東鄉(xiāng)縣的晚中新世早期(約1000萬年)發(fā)現(xiàn)了中華原恐象的化石,成為恐象進(jìn)入**的堅(jiān)實(shí)證據(jù)。究其原因,很可能在晚中新世之前,**的南方是有恐象生存的,在泰國和緬甸就有這一時(shí)期的恐象報(bào)道,只不過這一時(shí)期的地層在**南方缺失,因此沒有留下恐象的化石記錄。而中晚中新世之交,**北方發(fā)生了生物大滅絕,當(dāng)時(shí)繁盛一時(shí)的鏟齒象和嵌齒象完全滅絕,從而給南方的恐象留出了生態(tài)空間,恐象因此北上,在**的臨夏地區(qū)留下了這無比珍貴的記錄。隨著晚中新世氣候進(jìn)一步轉(zhuǎn)冷,恐象不得不退出**北方,并逐漸在歐亞大陸消失,最后的恐象于中更新世(~10萬年)才絕滅于非洲。
恐象
我們?cè)倩氐酵硎夹率赖姆侵?,與重獸同時(shí)出現(xiàn)的一種長鼻類更加著名,即莫湖獸(Moeritheirum),通稱始祖象。長期以來被認(rèn)為是象的直接祖先。后來發(fā)現(xiàn)的磷灰象等化石遂漸改變了這種認(rèn)識(shí)。莫湖獸的頭后骨骼形態(tài)表明它適合兩棲生活,如今天的河馬,它也具有增大的門齒,但不具有長鼻。莫湖獸的臼齒已經(jīng)開始向丘型化發(fā)展,改變了早期長鼻類的雙脊型臼齒的范式,也預(yù)示著長鼻類未來的一些演化方向,雖然莫湖獸的演化可能是偏離了長鼻類演化的主線。
始祖象
之后長鼻類的演化就進(jìn)入了第二階段。正是在這一階段,長鼻類成功擴(kuò)散到全球,代表了長鼻類真正繁榮的開始,也是在這一階段,長鼻類真正演化出了長鼻,雖然長鼻也許不如現(xiàn)生象靈活,因此,這一時(shí)期的長鼻類才真正成為長鼻子的類群。在第二階段的開始,長鼻類真正的典型特征是下頜增長,上下第二門齒特別增大,上牙成獠牙狀,下牙則成鏟狀或棍狀,成為強(qiáng)大的采食工具,而長鼻僅僅是作為輔助工具,配合門齒和下頜采食之用。從這一時(shí)期開始,長鼻類又擁了一個(gè)更熟悉的名稱,象類,即亞目一級(jí)的象形亞目(Elephantoformes),而磷灰象、莫湖獸、乃至恐象等,分類學(xué)上并不能稱為象類。象類的臼齒拋棄了第一階段雙脊型的結(jié)構(gòu),齒脊數(shù)逐漸增加,轉(zhuǎn)變?yōu)榍鸺剐突蛲耆那鹦停捎谒鼈兊难例X的齒尖形狀如一個(gè)個(gè)**狀突起,因此這一階段的象類又統(tǒng)稱為乳齒象。乳齒象的牙齒開始向水平替換演化,暗中指向第三階段,暫按下不表。
最早的乳齒象以漸新世早期(約3000萬年)非洲的古乳齒象(Palaeomastodon)和法尤姆象(Phiomia)為代表。它們?cè)诋?dāng)時(shí)已經(jīng)是相當(dāng)大的動(dòng)物,鼻子和下頜都已經(jīng)伸長,下門齒成鏟狀,顯然是有力的采食工具。經(jīng)過了整個(gè)漸新世的緩慢發(fā)展,乳齒象類在步入中新世之時(shí)(約2500萬年)開始了一次大規(guī)模的分異,第一分化出了瑪姆象類和嵌齒象類兩個(gè)大類,分別以洛索多克齒象(Losodokodon)和厄立特里亞象(Erithreum)為代表。雖然從南亞和**的一些線索表明,有可能在2000萬年之前,長鼻類已然到達(dá)亞洲的南部和東部,但長鼻類大規(guī)模進(jìn)入歐亞大陸是在早中新世中期(約1800萬年),形成了所謂嵌齒象陸橋**,這一**也成為地質(zhì)歷史上非洲和歐亞大陸重新結(jié)合的重要標(biāo)志。也是在中中新世早期,乳齒象類演化出了四個(gè)科一級(jí)類群,瑪姆象科、嵌齒象科、豕棱齒象科、鏟齒象科。所有這些乳齒象類在演化的開始都具有伸長的下頜,臼齒有三道脊或棱,又稱為三棱長頜乳齒象。這四個(gè)科中,瑪姆象科的臼齒是丘脊形的,其他三個(gè)科都是丘形的,并以下頜和下門齒的形態(tài)不同而區(qū)別。鏟齒象科繼承了法尤姆象鏟形的下門齒,下頜進(jìn)一步增寬;嵌齒象下頜則變窄,下門齒變成棍狀;而豕棱齒象最為特殊,下頜為長的槽形,下門齒卻退化了,只是在前端伸出角質(zhì)的刀刃狀結(jié)構(gòu)代替下門齒。這些分化表明,乳齒象類在適應(yīng)各種不同的生態(tài)環(huán)境中向不同方向邁出了廣闊的步伐,昂首前進(jìn)。在這一時(shí)期,瑪姆象科以非洲的始軛齒象(Eozygodon)和歐亞大陸的軛齒象(Zygolophodon)為代表,它們都是牙齒脊型化程度高的乳齒象;豕棱齒象科則以非洲的非洲豕齒象(Afrochoerodon)和亞洲的豕棱齒象(Choerolophodon)為代表;嵌齒象科則以嵌齒象(Gomphotherium)為代表,遍及歐亞和非洲;而鏟齒象科尤為繁榮,古門齒象(Archaeobelodon)和原直齒象(Protanancus)在歐亞和非洲都有發(fā)現(xiàn),而鏟齒象(Platybelodon)更是在**北方繁盛一時(shí)。鏟齒象具有非??鋸埖蔫F鏟形的下頜和下門齒,雖然早期推測(cè)它們生活在水邊,取食水草,但后來的證據(jù)表明,它們很可能生活在疏林間的半開闊地帶,用下門齒切斷植物,獲取食料。在**中中新世的很多地點(diǎn),如甘肅臨夏、寧夏同心、內(nèi)蒙通古爾,鏟齒象都是動(dòng)物群中最常見的分子,其數(shù)量遠(yuǎn)多于其他大型哺乳動(dòng)物。
法尤姆象
軛齒象(圖片來自網(wǎng)絡(luò))
嵌齒象
在中中新世開始的時(shí)候(約1600萬年),瑪姆象科中的中新乳齒象(Miomastodon)第一跨越白令海峽,到達(dá)北美,嵌齒象科中的其他類群也接踵而至,成為北美大陸哺乳動(dòng)物群中的重要成員。后來可以見到,在晚中新世歐亞大陸乳齒象類的演化遭遇重大挫折之時(shí),北美卻成了很多長頜乳齒象類群的最后避難所,例如,鏟齒象科中的鏟門齒象(Amebelodon),在北美生活到了中新世最晚期(~600萬年),并進(jìn)化出了陸地動(dòng)物的最大的下頜。而豕棱齒象科中的頜門齒象(Gnatabelodon)也生存至晚中新世的中期(~700 萬年)。瑪姆象科的美洲乳齒象(Mammut americanum)在北美成功生存至全新世之初(~1萬年),而嵌齒象的后代更在晚上新世進(jìn)入南美,創(chuàng)造了乳齒象類最后的繁榮,也生存至全新世初,只不過,美洲乳齒象和南美的嵌齒象都已經(jīng)演化成短頜的象類了,將在下文進(jìn)一步討論。
美洲乳齒象
從早中新世后半段到中中新世結(jié)束前(1800~1100萬年)七、八百萬年的時(shí)間都是乳齒象類演化的高峰時(shí)段,各種各樣的三棱長頜乳齒象,占據(jù)了大型植食動(dòng)物所能占據(jù)的生態(tài)空間,然而,它們渾然不覺,一場(chǎng)長鼻類的演化危機(jī)正在悄然迫近。在三棱長頜乳齒象繁盛的這一段時(shí)間內(nèi),恰好對(duì)應(yīng)于地質(zhì)歷史上的“中中新氣候適宜期”,也是至今以來全球最后一個(gè)溫暖期,在溫暖期中繁榮的乳齒象類,無法預(yù)料溫暖期結(jié)束后全球氣候轉(zhuǎn)冷給它們帶來的生存挑戰(zhàn),當(dāng)然,這次生存挑戰(zhàn)的矛頭不僅針對(duì)乳齒象類,而是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。自1400萬年起,氣候開始逐漸變冷,森林生態(tài)系統(tǒng)在全球的中高緯度地區(qū)趨于衰退,代表干旱的草原生態(tài)系統(tǒng)成為中高緯度的主流生態(tài)環(huán)境。尤其是在亞洲的大部分中高緯地區(qū),隨著青藏高原的快速隆升,干旱化在這些地區(qū)持續(xù),終于在1100萬年中晚中新世之交的時(shí)候,形成了歐亞大陸生態(tài)系統(tǒng)的重大重組。據(jù)研究,在東亞北部地區(qū),沒有一種大型哺乳動(dòng)物生存過了這個(gè)界線,以鏟齒象為代表的三棱長頜乳齒象更是遭受滅頂之災(zāi),悉數(shù)滅絕。只有少量的三棱長頜乳齒象殘留在南方的森林地帶中,茍延殘喘;或者在氣候變化不太猛烈的美洲生存,如上文述。
痛定思痛,一些乳齒象類在遭受了嚴(yán)重的生存危機(jī)之時(shí),演化出了新的生存策略。第一是牙齒脊數(shù)增加,由三棱向四棱,甚至更多棱發(fā)展,以適應(yīng)日漸粗糙的植物;第二個(gè)改變是臼齒完全實(shí)現(xiàn)了水平替換,一個(gè)臼齒磨耗完,再長出另一個(gè)臼齒使用,從而大大延長了臼齒的使用時(shí)間;最重大改變是,乳齒象類經(jīng)過二千萬年的礪練,長鼻的進(jìn)化達(dá)到了進(jìn)化史上前所未有的高度,它們鼻子足夠靈巧,簡(jiǎn)直比得上人類的雙手,可以**完成采食的功能,因此,乳齒象開始放棄它們的長頜,下頜開始向縮短的方向演化。之前提到,在美洲的一支丘脊型的嵌齒象類,下頜持續(xù)縮短,經(jīng)過喙嘴象(Rhynchotherium)的階段,演化出了完全短頜的南方乳齒象(Notiomastodon)和居維葉象(Cuvieronius),在上新世末期巴拿馬地峽形成之時(shí),迅速擴(kuò)散入南美大陸,成為當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢(shì)物種。于此同時(shí),瑪姆象類也在歐亞大陸和美洲分別演化,產(chǎn)生了短頜的包氏瑪姆象(Mammut borsoni)和美洲乳齒象,其中美洲乳齒象是上新世(~500萬年)從歐亞大陸續(xù)遷徙而來還是本土的瑪姆象類演化而來,是一個(gè)極具爭(zhēng)議的話題?;蛟S與人類的演化相似,瑪姆象從歐亞大陸向美洲發(fā)生了不止一次的遷徙和融合**。雖然美洲的這些乳齒象類具有完全縮短的下頜,下門齒也最終消失,但它們?nèi)匀槐A羧獾脑季数X樣式。
而真正的進(jìn)化飛躍發(fā)生在晚中新世的歐亞大陸和非洲,從丘型的嵌齒象中產(chǎn)生出了三個(gè)分支,較為保守的一支至其演化終點(diǎn),僅進(jìn)化為四棱型齒,只不過齒脊的排列方式有所改變,即互棱齒象(Anancus),另外兩個(gè)分支則更加進(jìn)步,齒脊數(shù)可達(dá)八脊以上,到了晚更新世更是達(dá)二十脊以上。其中一支產(chǎn)生于亞洲南部,至終仍保留低冠的臼齒形態(tài),即我們熟知的劍齒象科,另一支則產(chǎn)生于長鼻類演化的大本營非洲,也是唯一生存至今的長鼻類,即象科,或者稱為真象科加以強(qiáng)調(diào)。當(dāng)劍齒象和真象產(chǎn)生的時(shí)候,長鼻類也演化到了第三階段,代表了長鼻類的最后繁榮。
互棱齒象
劍齒象(Stegodon)的祖先脊棱齒象(Stegolophodon)在非常早的時(shí)候就體現(xiàn)出了相當(dāng)進(jìn)步的特征。在早中新世晚期,其他象類還是三棱臼齒,長下頜的形態(tài)之時(shí),脊棱齒象的下頜已經(jīng)開始縮短,臼齒進(jìn)化成四棱型。脊棱齒象以東南亞為中心,向周邊僅擴(kuò)散到**、日本、及南亞,脊棱齒象是中新世**東部和日本的優(yōu)勢(shì)象類,可見它一直適應(yīng)于較為濕潤的生態(tài)環(huán)境。至晚中新世最晚期,大約6百萬年的時(shí)候,脊棱齒象演化為劍齒象,出現(xiàn)于**的云南,即昭通劍齒象,然而困惑的是,非洲在約7百萬年也報(bào)道了一些“劍齒象”的頰齒。由于僅在亞洲的東部和南部才找到了劍齒象早期的完整演化序列,而非洲的早期“劍齒象”與真象產(chǎn)生的時(shí)間相同,因此,這些非洲的“劍齒象”很可能是早期的一些真象,頰齒形態(tài)與劍齒象十分相似。那些非洲的“劍齒象”很快就滅絕了,而亞洲的劍齒象在早上新世(500萬年)非常繁榮,遍布**南北方,這其中就有寫入**小學(xué)課本,文人以詩贊美的黃河象。黃河象亦步入了體型最大的長鼻類之列,肩高近4米,體重估計(jì)可達(dá)12噸。隨著晚上新世(300萬年)北極冰蓋終年不化,氣候急劇轉(zhuǎn)冷之時(shí),劍齒象再次退入南方。在**地區(qū),以早更新世的先東方劍齒象,中更新世和晚更新世的東方劍齒象為代表。在東南亞及南亞,也有相近的種類生存。雖然在更新世時(shí)期,相比于北方的嚴(yán)寒,南方溫暖濕潤的氣候,成為劍齒象的優(yōu)良避難所,然而,在1萬年以全新世到來之時(shí),劍齒象最終在**南方和這個(gè)星球上滅絕。全新世是一個(gè)全球轉(zhuǎn)暖的時(shí)期,理論上更加適于劍齒象生存,劍齒象卻為何倒在了黎明的前夜?研究發(fā)現(xiàn),與其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手亞洲象相比,劍齒象的食物范圍更加局限,食物來源的減少,或許是它們?cè)谌率琅跍缃^的主因。
劍齒象類的兄弟真象類的命運(yùn)則更加跌宕起伏。真象于晚中新世中期約700萬年左右起源于非洲,與劍齒象不同,非洲的在晚中新世已經(jīng)是典型的季風(fēng)性的草原氣候,相對(duì)干旱的氣候促使真象在一開始就向齒冠增高的方向發(fā)展,巨大臼齒上排列著密集的齒板,有如一個(gè)個(gè)巨大的磨盤,足以碾碎任何粗糙的食物。早期的真象,下頜雖已縮短,但一對(duì)下門齒卻異常發(fā)達(dá),這就是長著四個(gè)長牙的劍棱齒象(Stegotetrabelodon)。不知是否是四個(gè)長牙太多,并無大用的原因,劍棱齒象很快滅絕,產(chǎn)生了僅有一對(duì)上門齒的脊雙門齒象(Stegodibelodon)和原真象(Primelephas)。于此之后,在非洲產(chǎn)生了三個(gè)主要的真象類群,即我們熟悉的非洲象(Loxodonta)、亞洲象(Elephas)、和猛犸象(Mammuthus)。還有一類古菱齒象(Palaeoloxodon),它與亞洲象還是非洲象在演化上更加接近?形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)給出了不同的解讀。非洲象的演化歷史主要限于非洲,亞洲象和猛犸象在晚上新世則擴(kuò)散到歐亞大陸,其中猛犸象成為歐亞大陸北方地區(qū)最主要的象類。在歐亞大陸,猛犸象經(jīng)歷了晚上新世的羅馬尼亞象、早更新世的南方象、中更新世的草原猛犸象、以及晚更新世的真猛犸象即長毛象的不同演化階段。南方象在中更新世進(jìn)入了北美,演化為哥倫布猛犸象。南方象、草原猛犸象、哥倫布猛犸象成為長鼻類中個(gè)體大小之翹楚,體重可接近20噸。而古菱齒象也可達(dá)到這一大小。在氣候酷寒的更新世,由于地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的周期性變化,冰期和間冰期交替出現(xiàn),在歐亞大陸,分布于高緯度和猛犸象和中低緯度的古菱齒象此消彼長,分布范圍也隨冰期和間冰期呈現(xiàn)有節(jié)率的變化。
劍棱齒象
哥倫比亞猛犸象
在更新世兩百多萬年的時(shí)間里,雖然人類的快速發(fā)展給象類帶來了一些麻煩,但它們?cè)趪?yán)酷的環(huán)境之中,展現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性,遍布?xì)W亞大陸、非洲、和北美。然而,終極的命運(yùn)仍然降臨在它們身上。與劍齒象的命運(yùn)相似,在全新世暖期到來之時(shí),真象類也發(fā)生了根本性的衰退,古菱齒象和猛犸象完全滅絕,僅管在距今3000年左右,仍有非常小的猛犸象種群生活在**東北部北冰洋中的島嶼上。
長鼻類不是全新世到來的唯一犧牲品,伴隨著猛犸象、古菱齒象滅絕的還有披毛犀、大地懶、雕齒獸等一大批千奇百怪的生物,或許我們整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)又將一次面臨著一次大型動(dòng)物滅絕、甚至是全球性的物種大滅絕的生態(tài)危機(jī),只不過這一次危機(jī)可能是整個(gè)長鼻類面臨的**劫。亞洲象、非洲象雖仍然存在于我們的星球上,也岌岌可危;在1100萬年它們面臨上一次危機(jī)后的今天,象類的無于倫比的臼齒和天造地化的長鼻,都已經(jīng)用盡了它們?nèi)康难莼瘽摿Α銦o法想象,它們可以如它們先祖那樣,演化出新的器官,從而具有神奇的回天之力。長鼻類在持續(xù)了6千萬年的艱難歲月,歷經(jīng)三次大起大落的輝煌之后,最終會(huì)退出歷史的帷幕。或許我們需要接受一個(gè)事實(shí),在宇宙之中,有興就有衰,有生就有滅,物種與生命一樣,具有自身的周期,物種演化過程之中,有一種我們難以完全理解掌握的力量,悄然決定著它們的生**,正如我們自己,同樣無法把握我們自身的命運(yùn)。往者雖不可諫,來者也未必可追,只不過象類的演化故事,已經(jīng)譜寫了一部綺麗多姿的生**夢(mèng)幻,足以留在歷史的長河之中,以及鐘愛自然的我們之內(nèi)心深處。
責(zé)任編輯:黃曉峰
校對(duì):丁曉
拓展知識(shí):
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