哺乳动物在恐龙灭绝后的快速进化

哺乳动物如何生存、繁荣并成为地球上的主宰……
2018年8月30日

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这是一个改变人生的事件。大约6600万年前,在白垩纪末期,一颗小行星撞击地球,引发了恐龙和大约75%的物种灭绝的大灭绝。哺乳动物不知何故幸存下来,茁壮成长,并成为地球上的主宰。现在我们有了关于这是如何发生的新线索。

英国爱丁堡大学(University of Edinburgh)的古生物学家史蒂夫·布鲁萨特(Steve Brusatte)博士曾研究过恐龙的灭绝,他试图确切地了解这一事件是如何影响哺乳动物及其进化的。

他说:“我想找出哺乳动物生活的地方,它们的习惯是什么……以及这一激动人心的进化时期是如何为今天哺乳动物的巨大多样性奠定基础的。”

他的研究表明,虽然许多哺乳动物随着恐龙的灭绝而灭绝,但幸存下来的哺乳动物的多样性和数量也有所增加。

作为3月份结束的为期四年的BRUS项目的一部分,Brusatte博士和他的团队收集了可以追溯到大灭绝后100万年的新化石,并将早期哺乳动物的家谱组合在一起。据认为,大灭绝持续了大约6万年。

他们在美国新墨西哥州寻找化石,那里被认为拥有这一时期脊椎动物标本的最佳记录。他们收集了一些新的化石,包括以前不为人知的Kimbetopsalis simmonsae,一种类似海狸的物种,生活在大灭绝后的前几十万年。

该团队还参观了博物馆,探索化石收藏,这使他们能够详细描述几种重要哺乳动物物种的特征,例如一种Periptychus,它是小行星撞击后第一批繁荣发展的哺乳动物之一。

他们分析的标本还提供了一种见解,了解灭绝后生活的哺乳动物与现代哺乳动物之间的联系。

Brusatte博士说:“一些我们今天熟悉的哺乳动物,比如后来进化成马或蝙蝠的群体,在大灭绝后不久就开始了,很可能是大灭绝的直接结果。”

消灭了

这项工作支持了越来越多的研究,这些研究表明,当恐龙灭绝时,并不是像之前认为的那样,一群动物灭绝,另一群动物取而代之。

Brusatte博士说,体型较小的哺乳动物似乎更适合生存,因为它们更容易隐藏,而且那些饮食多样化的哺乳动物能够更快地适应环境。

他说,没有什么神奇的原因可以解释为什么有些人活了下来,有些人却死了。“这可能是偶然和随机的,因为小行星撞击后事情变化得太快了。”

研究小组惊讶地发现,哺乳动物在大灭绝后进化得如此之快。尽管第一批哺乳动物与早期恐龙同时出现——2亿多年前——但当它们共存时,它们仍然很小,大约只有獾那么大。

恐龙消失几十万年后,出现了更大的、奶牛大小的物种。“哺乳动物只是利用了这个机会,开始快速进化,”布鲁萨特博士说。

他们如何应对气候变化仍然是个谜。小行星撞击地球后,地球立即降温了几年,随后是数千年的全球变暖,气温飙升了5摄氏度。然后,在接下来的1000万年里,温度下降了,尽管基线温度仍然比现在高得多。

在未来,Brusatte博士和他的团队想要找出温度变化是如何影响哺乳动物的——例如,它们是否会改变体型,扩大或缩小活动范围,以及某些物种是否会灭绝。

Brusatte博士说:“我们想知道这些东西,以了解当今世界的气候变化。”我们只需要收集更多的化石。

但不仅仅是恐龙的灭绝影响了哺乳动物的进化和崛起——其他环境因素也可能发挥了重要作用。

在白垩纪的最后1000万年左右,植被发生了变化,开花植物,如落叶树,开始比以前广泛分布的针叶树和蕨类植物变得更加普遍。动物的栖息地将变得更加复杂,因为落叶树有一个复杂的树冠和下层植被。

英国布里斯托尔大学的古生物学家克里斯汀·贾尼斯教授说:“即使恐龙没有灭绝,哺乳动物也会因为森林环境的变化而繁荣起来。”

运动

詹尼斯教授和她的同事决定调查植物生活的变化是否影响了小型哺乳动物的栖息地偏好。作为MDKPAD项目的一部分,该项目从2015年持续到2017年底,他们研究了哺乳动物的骨骼,以推断它们是生活在地面还是树上,因为肢骨反映了运动行为。

以前的研究通常是研究哺乳动物的牙齿,这在化石记录中很普遍,以了解那个时代的饮食。研究哺乳动物肢体变化的研究仅限于一些完整的骨骼,因此研究小组开始研究骨骼碎片是否能提供类似的信息。

那个时代的小型哺乳动物的完整化石非常罕见。因此,詹尼斯教授使用了她在北美博物馆里发现的大约500块骨头碎片,那里是白垩纪晚期最好的藏品。

但在她开始分析之前,她首先必须了解现有的哺乳动物,以弄清楚它们骨骼不同部位的形状,主要是关节的关节,与树栖或陆地生活方式的关系。

詹尼斯说,你必须要有一个比较数据库。这是不存在的。

贾尼斯教授现在已经收集了大约100种小型哺乳动物骨骼的细节,并对它们进行了分类。她发现,由于关节的密度更大,它们也更容易被保存下来,可以很有把握地揭示小动物的运动方式。

某些关节,如肘部和膝盖,显示出与小型活体动物相似的解剖学相关性,因此这些关节可以用来识别与化石有关的运动行为。

令人惊讶的是,来自白垩纪最后1000万年的哺乳动物骨骼显示,大多数是一般的,但有少数是树栖的,四肢与现代灵长类动物相似。詹尼斯说:“我原以为所有的动物都更像松鼠,而不是那么专业。”

已灭绝哺乳动物的骨骼表明,它们在白垩纪之后的古近纪早期更倾向于陆生。詹尼斯教授认为这是因为林下植被的增加。她说:“树冠下的灌木和灌木现在更适合这些小型哺乳动物的栖息地。”

尽管詹尼斯教授不打算进一步推进这个项目,但她将把她的骨骼数据库提供给其他研究人员。这个数据库可以帮助科学家确定单个物种的行为,随着时间的推移推动群落的变化,并允许跟踪当地和全球的环境变化。

她说:“这些数据的强大之处在于,你不需要有原始的骨骼(进行比较)。”你可以有杂乱的数据,但仍然能从中得到结果。

作者:桑德琳·瑟斯蒙特

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