为什么远古时代的动物个体都很大?
在地球生命演化史上,最大节肢动物出现在有着“巨虫时代”的石炭纪,那时候巨脉蜻蜓的翼展可达1米,巨型马陆的体长可达3米,最大的爬行动物集中在恐龙时代,比如霸王龙、易碎双腔龙等等,最大的蛇出现在中古新世,它就是泰坦巨蟒;最大的飞行生物在恐龙时代,它就是风神翼龙;最大的鸟(会飞)出现在距今900万年前,它就是翼展可达7米的阿根廷巨鹰。
而放眼当下,动物的体型好像真的没法与远古时期相比,除了海中的蓝鲸是已知的最大的动物外,陆地上最大的动物非洲草原象还不及霸王龙体型的一半大。
那么,现在动物的平均体型为什么比远古时期小?这是什么原因导致的呢?我们一起来聊一下这个有意思的问题。
远古时期的生物体型真的比如今的大吗?虽然表面上看,这个问题是肯定的,但其实并不绝对,因为即使在“巨虫时代”的石炭纪,巨型马陆已经算是天花板级别的了,但是在现存的动物中,照样能找到一种大型的节肢动物,能与之媲美,比如甘氏巨螯蟹。
甘氏巨螯蟹是十足目短尾下目蜘蛛蟹科巨螯蟹属下唯一现存的物种,它主要分布在太平洋的温暖海域的海底。目前已发现的最大的甘氏巨螯蟹脚伸展后可达4.2米,重达20公斤,体型已经能与巨型马陆一较高下了。
我们再看爬行动物,如今的爬行动物中体型最大的当属湾鳄了,目前已知的最大的湾鳄体长7米,体重1吨,虽然没法与霸王龙等大型的爬行动物相比,但是放在恐龙时代也属于中游以上的水平了。
再有就是“巨蛇”了,泰坦巨蟒的体长平均在10米左右,在现存的蛇类中,靠近这个数据的有三种:森蚺最大体长7.5米(已知,野生)、网纹蟒最大体长9.9米(已知,人工饲养)、缅甸蟒最大个体体长8.2米(已知,人工饲养),也就是说单纯看蛇来说,现在的并不小。
最后是会飞的鸟,从阿根廷巨鹰灭绝后,最大的飞行的鸟类就是翼展3米的哈斯特鹰了,只不过,它在1500年左右就灭绝了,现存的最大的会飞的鸟当属食猿雕了,它的最大翼展在2.5米左右,相比较阿根廷巨鹰确实要小一些。
从上面的对比,不知道小伙伴们有没有发现一个问题:任何一个时期都会出现体型庞大的动物,如今也是一样,比如地球上最大的哺乳动物蓝鲸,这是以上这些巨型生物出现的时期所没有的。所以,拿现在的所有动物去跟不同时期最大的动物比较是非常的不科学的,也是非常不合理的。
不过,从整体上看,如今的动物中,爬行动物平均体型要比恐龙时代的爬行动物小得多,而节肢动物的平均体型比石炭纪的节肢动物要小的多。这是什么原因造成的呢?
石炭纪的“巨虫们”石炭纪又被称为巨虫时代,在这一时期是节肢动物占据主要生态位的时期,于是它们开始了飞速的发展,在这一时期除了巨脉蜻蜓、巨型马陆外,还有体长20厘米的蜘蛛、体长70厘米的蝎子等等。
这些巨型生物的出现无外乎两个原因:第一,这一时期陆地上主要的生物就是节肢动物,所以它们能够占据有利的生态位,恰好这一时期蕨类森林几乎覆盖了全部的陆地,有了丰富的植物作为基础,它们才能开启高速演化。
第二就是氧气含量了。石炭纪是地球生命史上氧气浓度最高的时期,在这一时期氧气浓度一度达到了32.3%,是如今氧气浓度的1.6倍。此时,节肢动物们用身体呼吸的弊端出来了,随着氧气浓度的增加,它们身体对氧气的消耗能力也必须随之增加,于是体型也就越来越大了(类似于被动的呼吸)。
不过,值得一提的是哺乳动物去到这种环境中,体型不一定会变大,因为哺乳动物用肺呼吸,对氧气的分配能力更强,哺乳动物在这种环境中,可以减少呼吸的次数以及吸气量来抵抗高氧(氧气浓度逐渐增加,逐渐适应,如果一下子进去,会氧气中毒)。
因此,如今的节肢动物整体没有石炭纪的节肢动物体型大的主要原因在于如今节肢动物并非一家独大,而是夹缝中求生存(天敌众多,没有占据有利生态位)以及如今的氧气浓度不满足节肢动物体型巨大化的条件。
恐龙时代恐龙时代是从三叠纪晚期一直持续到白垩纪末期的这个时期,而这个时期,恐龙无疑是地球上的霸主,它们种类和数量相比其他动物都有着压倒性的优势,而这就是它们体型巨大化的原因之一:有利生态位的占据。
在地球上“一家独大”的恐龙占据着最好的资源,同时压制着其他生物的发展,比如在当时的哺乳动物仅仅是跟如今老鼠差不多大的动物,此时的它们只能躲在茂密的树上吃虫子。
不过,第二个原因就与巨虫时代不同了,因为氧气浓度的增加其实与脊椎动物的巨大化没有直接的关系,毕竟脊椎动物可以自主的调节吸入的量和节奏。而且根据最新的研究发现,在恐龙体型普遍都很大的白垩纪时期氧气含量其实只有10-15%之间,比如今的氧气含量还要低(参考《地球化学与宇宙化学学报》中生代氧气含量的修正)
那么,是什么原因让恐龙普遍的巨大化呢?我认为是寒冷。从侏罗纪晚期开始,地球就已经开始了逐渐变冷,到了白垩纪,高纬度地区降雪增加,温度逐渐地降低,而热带地区比侏罗纪和三叠纪更加的潮湿。
气候的逐渐变冷,会导致生物体型逐渐向更大去演化,尤其是恒温动物。那么恐龙究竟是不是恒温动物呢?这是一个目前还存在争议的问题,不过从目前的研究看,恐龙属于中温到内温的动物(内温就是恒温动物,还有外温动物对应的是变温动物,而中温动物是介于两者之间的),其体温最少是与环境温度对等,甚至要高于环境温度的。
根据伯格曼法则,一类恒温动物如果生活的海拔越高或者纬度越高,为了更好地保存热量,动物会向着体表面积与体积比更小的方向去演化,也就是说体型越大,表发散比率变小。
因此,恐龙时代恐龙们体型平均都很大,一方面与它们掌握着有利的生态位有关,一方面与气候逐渐变得寒冷有关。(许多大型恐龙的化石出土于高纬度地区)
总结一下从整体上看,如今的动物体型比远古时代的小仅局限于节肢动物和爬行动物,而节肢动物最大化出现在石炭纪,原因与竞争小,生态位空缺以及氧气浓度有关,爬行动物巨大化出现在恐龙时代, 原因与占据有利生态位(生物大灭绝事件后登场)以及气候逐渐变得寒冷有关。
而放眼如今,既没有足够的氧气浓度供节肢动物再次巨大化,也没有足够的有利生态位给爬行动物让它们巨大化(哺乳动物的压制很关键)。
为什么远古时代的动物个体都很大?
很多史前巨兽的体型都非常巨大,特别是恐龙,某些植食性恐龙的身体简直如一座山一般,科学家们发现许多体重超过100吨的恐龙化石,2-3只恐龙的身体连接起来就和足球场一样长,人类在其面前就如同蚂蚁。
现代能和这些恐龙相比的生物只存在海里,比如蓝鲸的体重可以达到170吨,身长超过30米,它的头非常大,舌头上能站50个人,是目前世界上最大的动物。当然植物的话还有更大的。相比之下,陆地上的动物就显得很渺小了,陆地最大的动物大象还不如刚生下来的小蓝鲸的体重大。那为何史前的动物能够长得这么大,而现在的陆地动物却这么“小”呢?
在此之前,我们要弄清楚一件事,并不是体型大就代表是好的,体型只是生物的一种性状,是环境选择的结果,有时候体型较大的生物还不如体型较小的生物生存的容易。当然,相对来说史前生物的体型通常比现在的生物要大一些,就连蜘蛛、蜈蚣、蜻蜓之类的昆虫身型都在一米以上。
首先,食物充足,远古时期的的气候温暖湿润,森林覆盖率比现在高很多,植物繁多并且茂盛,植物又是生态系统的基础,大部分植食性动物不会为食物发愁,体型自然会增长。肉食性生物也不得不随之增长体型以捕获更大的猎物。
其次,生物体内都含有一种生长抑制基因,可以抑制自身体型的增长,而远古时期的生物很多都不具有这种基因,所以体型就不受控制的增大,现在的蓝鲸也不具有这种基因。
再者,由于以前的植物大多是裸子植物,这类植物的营养价值不如现在的被子植物高,植食性生物必须在体内储存更多的食物,以吸收更多的营养,这种循环就使得其体型持续增长。而现代的被子植物的营养价值非常高,植食类的生物不必再以增长体型为代价来吸收营养了。也可以这样理解,现在的动物体型本就很小,又特别适宜现在的环境,没有必要再做出改变来适应环境。
最后,也是最主要的原因,远古时期的大气含氧量很高,适宜大型生物的生存。我们知道,体型越大的生物,其运动消耗的氧气就越高。如果史前的大型生物生活在现在,每走一步就会气喘吁吁,就好像你站在高原上一样,喘不过气来。同时,现在的含氧量也限制了动物体型的增长。
这些就是为什么很多史前生物的体型那么大,而现在的陆地动物长不了这么大的原因了,如果你还有其他的说法,欢迎留言。
为什么远古时代的动物个体都很大?
答:物种竞争让远古时代的动物向大体型进化,而高浓度的含氧量给大体型动物提供了先决条件。
在3.5亿~2.95亿年前的石炭纪,陆地植物大量出现,此时动物完成了从水中向陆地转移的关键进化,这一时期的大气含氧量高达45%,是地球有史以来含氧量最高的时期。
此时段内,陆地上的生物以巨大的昆虫为主,比如体型长达1米的“蜻蜓”,这一时期还有个别称——“巨虫时代”。
接着就是二叠纪生物大灭绝,陆地上超过96%的生物在50万年内不见踪影;然后迎来三叠纪的恐龙崛起,动物体型越来越大,比如:
(1)地球上出现过最大的恐龙——易碎双腔龙,体长可达35米,重量超过200吨;
(2)地球上出现过最大的飞行动物——风神翼龙,翼展可达10米,体重可达0.25吨;
之所以远古动物体型巨大,其中一个重要的原因就是物种竞争的需要:体型越大的动物,在和其他物种竞争时越具有优势,天敌也越少,在环境资源丰富的情况下,远古动物开启了向大体型进化之路。
另外,体型越大的动物,呼吸系统越庞大,氧气在动物体内局部扩散靠的是浓度差,氧气含量越高,平均扩散距离越长,这将大大降低呼吸系统的复杂程度,而那时候大气的高含氧量,给大体型动物提供了先决条件。
正是有了先决条件和进化动因,才使得远古生物的体型一般都很大。
但是体型的巨大,存在一个不可弥补的缺陷,就是对环境变化的适应能力低,一旦环境发生改变,比如含氧量降低、食物来源减少、各种天灾异祸,大体型的生物将会首当其冲。
好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!
为什么远古时代的动物个体都很大?
地球存在的历史已经非常非常悠久了,从人类能够探寻到的最早出现生命的时间,可以追溯到地球形成后的十亿年,这十亿年,生活在地球上的动物经历了更迭交替,发展变异,慢慢变成了我们现在所看到的样子。
从发掘出来的生物化石来看,生物学家和科学家们在研究后发现了一个问题,史前生物都有着超乎想象的巨大体型,就拿我们最为熟悉的曾经统治地球的霸王龙来说,它的体型无疑是十分巨大的,还有中生代时期,1米大的蜻蜓,3米长的巨型蜈蚣,相比之下,我们所见的现代动物,却要小太多了。
为什么史前生物能够长的这么庞大,而现代的动物却不行呢?究竟是什么原因,控制了它们的大小呢?
这里要说一个环境问题,恐龙生活在距今2.3亿年前的中生代时期,曾称霸地球1.2亿年之久,史前世界的自然环境和我们现在的环境相比有着很大的差异,那时候的气候和食物资源更丰富,这就更适合它们成长为更巨大的生物。
还有一个原因就是空气中氧气的含量,史前时期空气中氧气含量最高曾达到35%,现在的空气中氧气的含量只有21%,含氧量的浓度加上自然环境的优渥,也成就了史前生物巨大的体型。
为什么远古时代的动物个体都很大?
图示:有史以来最大动物蓝鲸
首先要更正题主的一个错误,有史以来最大的动物生活在现代,海洋中的蓝鲸被认为是地球生命诞生之后最大的动物,蓝鲸体长超过33米,体重超过200吨,目前濒临灭绝。至于题主之所以有远古时代的动物个体都很大的印象,主要来自两个特殊的地质年代,在那些年代植物和藻类极端繁荣,因此造成大气中的氧气含量达到有史以来的最大值。请看下图。
图示:纵坐标的单位每格是百万年,起点是10亿年前,终点是现在,可以看到在大约距今三亿年前有一个大气氧浓度的高峰期,大气中的氧气浓度达到35%,然后剧降之后,又在大约一亿年前达到氧浓度30%,而远古时期的巨大昆虫包括恐龙的繁盛王朝就生活在距今大约一亿年前,然后氧气浓度开始稳步下降到今天的大约21%的水平。
图示:这是不同地质时期中的动物明星或明星动物,从三叶虫到哺乳动物,其间经历过一过巨型昆虫时期,即图片中的那个像蜻蜓一样的图标,注意看它所对应的时间大约距今320~290个百万年前,即距今3.2~2.9亿年前,在看看上面那张地球历史大气中的氧气浓度波动图,不难发现这两者具有一目了然的相关性。
为何氧气浓度的变化与昆虫的体型大小相关呢?要将相关性转变为因果关系,即因为氧气浓度高所以才会进化出巨型昆虫,即允许巨型昆虫生存,那就需要了解一下昆虫是如何利用氧气的。由于没有任何理由认为,因为有巨型的昆虫所以大气中的氧气浓度才那么高,所以我们不需要担心犯下颠倒因果关系的错误。看图,昆虫的呼吸循环系统。
图示:昆虫的“呼吸”系统
昆虫没有如四足
动物这样的由肺和相关肌肉构成的主动呼吸系统,而是通过遍布在体表的气孔气道实现“呼吸”作用,空气在这些越分越细的气道中自由扩散,同时与血液实现气体交换的过程,由于缺乏主动呼吸功能,导致昆虫的极限体型大小严重受制于空气中的氧气浓度,氧气浓度越高能够扩散的距离越远,也就打开了巨型昆虫进化的生理学限制,反之则巨型昆虫必将窒息而死。另外,昆虫的动静脉系统不够完善,对氧气的利用效率比不上四足动物,所以今日的氧气浓度能够支持庞大如蓝鲸般的动物生存,但却已经无法支持如远古般巨大的昆虫生存了。
其他远古巨型动物通过增大体型来对抗掠食者是自然界动物生存竞争中的常见套路,只要有可能,动物的体型就会像巨大化发展。但每一次巨大的自然灾变,通常都是体型越大越容易倒霉,即便不直接死于天灾,也会因为食物匮乏而亡,宇宙间没有免费的午餐,大体型固然在生死竞争中有优势,只要熬过成长期,就再无被掠食者捕杀的性命之忧,但与此同时则需要充足的食物供应。
图示:嘿,据说流星会带来好运。
题主所言远古巨大的鸟,其实已经是恐龙大灭绝之后,伴随着生态系统的恢复,逃过一劫的鸟类在曾经的霸主恐龙被清场之后,发展出来的新巨型动物了。
图示:各种大鸟到巨型鸟类。可惜生活在新西兰的恐鸟被毛利人的祖先给吃光了,不知道未来的动物学家们有没有能力用化石中的基因将它们“复活”
为什么远古时代的动物个体都很大?
回答:因为那时候人类还没站上食物链顶端,。这些动物就是地球上的统治者,它们叱咤风云,为所欲为,要风得风,要雨得雨,所以,它们身型高大威猛就不足为奇了。
内容仅供参考,如果您需解决具体问题(尤其法律、医学等领域),建议您详细咨询相关领域专业人士。
版权声明:文章内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权请与我们联系,我们将及时删除。