哺乳动物和鸟类都是优势物种,为何种类却不是特别多?
在自然界中,有利的生态位几乎都被哺乳动物和鸟类占据了,因此,它们在自然界中算是优势物种。按理说,占据有利的生态位更有利于演化,但事实上,整个脊索动物门下物种多样性仅仅排在动物界的第三位(节肢动物和软体动物),而就算是在拥有约6.6万个现存物种的脊索动物中,哺乳动物仅有5400种,占比不足10%,而就算数量看似较多的鸟类也不过只有10000余种,占脊索动物的15%左右。
那么,问题来了,为何作为优势物种的哺乳动物和鸟类,多样性却不如鱼类、昆虫等多呢?我们一起来聊一下这个有意思的问题。
我们先来看一下:为何鱼比鸟、哺乳动物多?鸟类和哺乳类都是脊索动物门脊椎动物亚门下的纲,在整个的脊椎动物下一共有五大类动物:鸟类、鱼类、哺乳类、爬行类以及两栖类。在这五大类中,鱼类以2万多种的数量占到了脊椎动物总数量的53%,而其他四大类加起来的总和都不如鱼类。那么,同样是脊椎动物,为何鱼类比哺乳、鸟类数量更多呢?我认为有两个主要的原因:
第一:出现时间
在整个地球生命演化史上,生物都是遵循着从简单到复杂的方向演化的,因此地球生命出现之初都是一些简单的单细胞生物。而演化是一个漫长的过程,如果一个物种出现的时间比较晚,那么它的生物多样性就必然不如出现更早的物种。
鱼类是世界上出现最早的脊椎动物,因为地球的生命起源就是海洋,在海洋中,地球生物经过几十亿年才出现了脊椎动物。根据已发现的化石看,早在距今约5.2亿年前,无颌类的昆明鱼就已经出现在了地球上,也就是说鱼类已经在地球上演化了超过5.2亿年的时间了。
而鸟类其实是由恐龙时期的带有羽毛的恐龙演化而来的,根据2010年1月29日出版在《科学》杂志上的一篇研究论文看,研究小组的Choiniere等人在准噶尔盆地上侏罗统石树沟组的沉积物中发现了一只小型兽脚类恐龙标本,这是一种似鸟恐龙, 其生存的年代大约在距今约1.6亿年前,通过研究,科学家们认为,这是迄今为止发现的最早的鸟类的祖先,之后科研团队将其命名为“灵巧简手龙”。
简单的说,就是最早的鸟类其实是由距今约1.6亿年前的似鸟恐龙的一个分支演化而来的。也就是说满打满算,鸟类在地球上的演化史也就只有1.6亿年,比起5.2亿年前就开始演化的鱼类,鸟类晚了几亿年。
我们再来看一下哺乳动物,哺乳动物其实在地球上算是一个相对古老的族群,最起码比鸟类要古老一些。从已发现的化石看,最早的哺乳动物出现在距今约2亿年前的侏罗纪,它就是在我国发现的吴氏巨颅兽(Hadrocodium wui)。只不过,由于哺乳动物出现的时间比恐龙出现的时间要晚几千万年(2.37亿年前),所以之后有利的生态位都被恐龙占据,而哺乳动物在整个的恐龙时代都以如老鼠一般的体型艰难的生活着,在恐龙灭绝后,生态位大量的空缺才给了哺乳动物发育的空间。
因此,无论是鸟类还是哺乳动物都比鱼类出现的时间要晚几亿年,所以在生物多样性上,它们要比鱼类差一些。
第二:空间
一个物种想要生物多样性够丰富,必须要有足够的生存空间,这样在不同的环境下,才能演化出更多的近亲物种。但是,哺乳动物从陆地上兴起,然后整个的主力军都留在了陆地上(鲸、鳍鱼类,这些个别的进入了海洋),而鸟类也是如此,虽然天空是一望无际的,鸟类们可以有足够的生存空间,但是大多数的鸟类是依托于陆地生存的,因为它们繁殖、育雏、休息都需要在陆地上。
而且陆地上也不是任何一个地方都适合动物生存,比如一些雪山、火山、沼泽地、沙漠等区域,要么就不适合哺乳动物生存,要么不适合鸟类生存,进一步的压缩了鸟类和哺乳动物的生存空间。
而鱼类就不同了,它们生活在水中,而在地球上,仅仅是海洋(还没有河流呢)的面积就3.6亿平方公里,占地球表面积的70%,最关键的是海洋平均的水深就超过了3700米,这给了鱼类足够大的生存空间,而且单单从生存空间上看,鱼类的生存空间远超其他动物的生存空间之和。
因此,足够的生存空间,也是鱼类的多样性大于哺乳以及鸟类的原因。
其次,我们再拿昆虫与哺乳、鸟类做一下补充昆虫也是地球上出现比较早的一类生物,根据已发现的化石看,最早的昆虫出现在距今约3.5亿年前的泥盆纪中期,从出现时间上看,昆虫也比哺乳动物以及鸟类出现的早了至少一亿多年。不过,有一个问题,同样是纲,鱼纲下的物种比昆虫纲出现的要早,但是昆虫纲下有超过100多万个物种,比鱼纲多了25倍,这是为啥呢?这就是我们要补充的最后一点:体型。
一个类群体型越小,对能量的需求也就越小,相比较而言就更能在一些极端的环境变化下生存下来。举个例子,地球进入了几次冰期,冰期将地球的大部分陆地覆盖,此时体型偏大的哺乳动物和鸟类就要先一步进行优胜劣汰。而体型较小的昆虫们,它们可以在少量食物的情况下生存下来。
其次,在空间不变的情况下,体型越小,生存空间相对越大。这个很好理解,比如一个大笼子,放5头老虎就满满当当了,但是放上几百万只昆虫却不绝对非常拥挤,这就是体型小的优势。因此,同样在陆地上生存,昆虫的生存空间其实比鱼类都大了不知道多少倍(体型小,相比而言)。
这除了能让它们在环境变化时尽可能多的生存下来,还能帮助它们适应各种的环境,做到世界性分布。
总结从物种多样性上看,哺乳类以及鸟类确实不如鱼类、昆虫等,这是因为其他两大类动物比哺乳、鸟类出现的时间更早,拥有更长的演化时长,而且在生存空间上,后者也远大于前者。
最后在谈论生物时,我不太喜欢用高等和低等生物来界定它们,因为从演化的角度看,谁在地球上生存的时间长,谁的数量多,谁就是王者,不能单纯的以身体结构的复杂程度来作为唯一的判断标准。从这个角度看,只要是现存种群数量大、生物多样性复杂的生物都是优势物种。
哺乳动物和鸟类都是优势物种,为何种类却不是特别多?
哺乳动物和鸟类确实属于优势物种。但也是进化出现比较晚的物种,因此种类比较少也就不奇怪了。另外有一个原因,它们都属于恒温动物。恒温动物用于保持体温消耗的能量,占总消耗能量的大部分。也就是说这两类动物,消耗的能量比其他类型的动物更高,用于生存和繁衍需要的物质也更多。而自然界中,可利用的物质和能量必然是有限的。这也必然会影响和限制这两类动物的数量和种类的发展。只要没有人类的影响,自然界本身就处于一种平衡状态。存在的应该也就是合理的。哺乳动物和鸟类的种类相对不多,应该也是正常合理的。
哺乳动物和鸟类都是优势物种,为何种类却不是特别多?
我看很少有人对这个问题感兴趣,其实这个是一个非常有趣的问题。
因为优势则代表着更有话语权,按常规套路来说应该拥有更多的种类才是。
地球生命是从单细胞到多细胞,从无脊椎到有脊椎,每一次改变都能让新物种在之前的物种中脱颖而出,占据生态位。
而鸟类和哺乳动物更是脊椎动物中,身体结构更加复杂,优势也更加明显的群体,是脊椎动物中的佼佼者。
反观昆虫,这是无脊椎动物,它们大多时候都只有被吃的份,因为它们的身体结构劣势太明显了。
如果一只昆虫能够猎杀一只鸟,那这只昆虫肯定很了不起。
然而,一个有趣的事实是,动物界中75%的物种是昆虫,足足有100多万种,而哺乳动物只占0.4%左右,大约4000种左右,鸟类稍微好一点,但也只有1%左右,在9000种左右。
其实造成这种局面的其中一个原因是鸟类和哺乳动物更晚出现,毕竟人家要花了很长时间才能演化到这种程度的。
物种的积累需要时间,昆虫比鸟类和哺乳动物更加古老,所以它们有足够的时间来积累物种。
但是,事情并不绝对,其中一个例子就是被称为古细菌界的生物群体,这些物种在地球上生活了几十亿年了,但是它们一点也不多样化。
至于为什么会这样,现在还没人说得清。
不过,有一些观点可以补充物种多样性的原因——除了出现时间更长之外的其他原因。
第一点是有性生殖。因为有性生殖结合了亲本双方的基因,能够让基因更具多样性,也就更容易出现新物种,如果以现在为出发点,有性生殖出现的新物种的速度应该能比那些一分为二的物种快许多(因为基因突变是一个缓慢的过程)。
第二点是陆地比海洋更容易出现新物种。这是因为海洋没有明显的屏障,不容产生地理隔离。
第三点,也是至关重要的一点,就是单一个体需要多少能量,以及它们获取能量的方式。
鸟类和哺乳动物很大一部分原因就是被这点限制了,它们需要的能量太多了,而且更重要的是,它们中的许多物种还不喜欢直接吃草。
能量在各个营养级中流动会相应减少,所以直接从太阳那里获取能量的生产者(也就是第一营养级的植物)比之后的消费者更容易出现新物种。有证据显示,植物新物种出现的速率是动物的两倍多。
另外,如果单一个体需要更多能量的话,它的繁殖能力就会很弱,因为资源有限,换句话说,它出现新物种的概率更低。
我们现在回到昆虫。
我们现在已知的物种中,最多的不是生活在广阔海洋里的,也不是那些看不见的微生物,而是昆虫。
如果只算真核生物的话(包括动物界,植物界,真菌,原生动物,假菌界),那么至少有一半以上是昆虫。
其实原因就是昆虫完全符合上面所有的能够让物种丰富的因素。
它出现时间很早,大约在4.8亿年前和陆地植物一起出现;它有性生殖,而且生活在陆地,昆虫虽多但基本没有能下海的;它体型不大,而且大部分都“吃草”
哺乳动物和鸟类都是优势物种,为何种类却不是特别多?
因为越是优势物种,进化就越趋同,这就导致种类比较少。
所谓“优势”的意思无非就是“相对于其他物种具有生存优势、竞争力强”。
但是相应的,这个优势带来的是相同的物种之间竞争就会特别激烈——因为大家同属一类,你厉害我也厉害,大家抢的东西都差不多,竞争就很残酷。
如果大家都厉害的情况下还演化出各种类型,那么这个“生态位”就太拥挤了,养活不了那么多样性的生物,有一些不太厉害的类型必然会被淘汰,最后大家都会只剩下最厉害的那几招,大家就都变得一样。
而如果是不那么“优势”的物种,互相之间竞争很弱,生存空间比较大;与此同时,因为生存空间比较大,各自进化出的花样就比较多,花样多了就可以不争抢同样的东西,更加扩大了生存空间,形成良性循环。比如细菌的种类就非常多,什么样的环境都可以生存,它们只需要花样百出地应对自然挑战即可。
所以由此可见——越是高端的、相对于其他物种有生存优势的物种,他们种内竞争就越激烈,导致种类只能单一化;越是低端的、相对于其他物种没有生存优势的物种,他们种内竞争就越平和,多样性就越多。
换句话说:应对大自然挑战,解决方案有千百个,但是应对同类挑战,解决办法往往只有一个。
所以不要以物种有优势就好,你有优势,别人也有,那你很可能就是劣势。
所以也可以从物种的单一性,大概地估计种内竞争的激烈程度。
哺乳动物和鸟类都是优势物种,为何种类却不是特别多?
先说是不是,再说为什么。目前全世界已知的鸟类共有9000多种,我国存1300余种;哺乳动物有2亚纲29目153科1229属,共5416种。也就是鸟类和哺乳动物种类都很丰富。
进化到鸟类、哺乳动物这样的“高等物种”殊为不易,生理功能、活动特征越是复杂生物的构造就越复杂,最重要的是鸟类、哺乳动物都有了较为发达的大脑,对外界的感知更加敏锐,而哺乳动物更加进化。从演化时间上来看,哺乳动物数量少一些并不奇怪,因为哺乳动物本身就在地球上出现的时间比较短,被认定为现代所有哺乳动物始祖的始祖兽也不过是生存在距今不到1.3亿年的时间,且它出现的时代大陆爬行动物横行,基本没有哺乳动物崛起的机会,因此始祖兽的体型很小,身子只有几厘米长,全身重量一二十克;而那时候今鸟类的鸟类始祖就已经出现,而且在确实由于生存的优势,鸟类种类可能曾达到10万以上。
早期的进化生物学家认为生物的演化就是阶梯式的,也就是以往说的低级到高级、简单到复杂、智商低到智商高的模式,但是在达尔文年代,达尔文就已经意识到了辐射演化的威力。辐射演化指生物获得了某种优势的性状之后,因为生存优势更长久地存在,然后因为地理隔离形成具有相似性状的物种,比如如今的哺乳动物的生理构成模式都是一样的,都有心肝脾肺肾等等,只有人类特殊一些,是一种手足完全分工的物种;鸟类也是一样,因为会飞,成年个体被捕食的几率相对小一些,因此也曾有非常庞大的种群,如今我们可以看到的鸟类只是地球历史中曾经存在过的鸟类中的小部分。
哺乳动物的崛起和鸟类经历了一次重新洗牌,就是在大约6500万年前那次浩劫之中。哺乳动物因为体型比较小逃脱了那场危机,而鸟类也明显地数量降低,可能降到了大约只有5000种,而后鸟类重新繁衍演化出现了如今的鸟类种群,不过如今的鸟类也已经是又经历了一次不大不小的灭绝危机之后的幸存物种,体型最大的鸟类渡渡鸟在几百年前灭绝;哺乳动物的经历也相似,在人类迁徙的道路上,很多哺乳动物因为环境对变迁和人类的捕猎而灭绝,很多都是数得上号的强大物种,比如猛犸象、剑齿虎、刃齿虎等等,甚至还有数个人类分支种,包括尼安德特人。
但是演化一直在发生着,之所以种类看起来比较少,实在是因为在地球上演化出现的岁月不是特别长,如今地球上最 繁盛的生物就是单细胞生物,无论是单细胞的微生物还是动植物,种类和数量都十分庞大,人类观测到的生物种类有数百万种,乐观估计全球所有物种有3000万种,大多数都是肉眼都看不到的单细胞生物,它们自地球出现不久就已经存在,在40亿年的演化历史中不断地因为环境的隔离形成新的物种,而鸟类从远祖算也不过2亿多年的历史,哺乳动物从远祖算不过1.3亿年的历史,在这么点的时间内由于环境隔离导致的新物种产生也不像单细胞生物那么频繁和多样。
多细胞生物不同于单细胞生物,尤其是鸟类和哺乳动物,是靠两性繁衍的方式繁殖,种群要分化就需要庞大的种群,而这两类动物都存在着很激烈的种群内或者种群外的生存竞争,尤其是复杂的多细胞生物的能量需求比较高,而自然界的能量流动到这一环节的时候就已经少了很多,而且还都是恒温动物,体温的维持需要消耗大量能量,需要的进食频率更高,这导致单一的某种哺乳动物和鸟类适应的环境范围比较局限,不像随波逐流的微生物,适应的范围更广泛一些。
总之,鸟类和哺乳动物的种类和数量并不算少了,和爬行动物等大型动物都差不多,至于那些小鱼小虾等生存在食物链底端的物种,因为有很多捕食者因此都演化出了非常强悍的生殖能力,生殖能力强意味着种群数量多,更容易种群内部的生存竞争分化出若干个种群,最终向着不同的方向演化,比如磷虾这类生物,全世界的总储量以10亿吨计,全球的蚂蚁总重量预计也超过人类,而且种类也十分丰富。
生物的演化是和繁衍联系在一起的,只有不停地繁衍才能有更多的可遗传变异推动着生物群的演化,也就是为什么出现得越早的生物类别一般种类和数量更大,而出现较晚或者位于较重要生态位的生物种类少且数量也不高。
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