哺乳动物起源于什么时期,哺乳动物在进化之战中是如何取胜的
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1、哺乳动物起源于什么时期:哺乳动物在进化之战中是如何取胜的?
约6500万年前,当巨大的陨石撞击地球、肃清恐龙时,地球处于一片混乱之中。对幸存的生物来说,成为地球新统治者的竞赛开始了,最近的研究表明,我们的祖先是第一个行动的。
陨石撞击地球
当340亿吨重的陨石以30千米/秒的速度撞击现在墨西哥附近的浅海时,它改变了地球的历史。撞击释放的能量相当于10亿吨的核弹,燃烧的岩石经过大气层落到地表,导致了整个地球上的野火和海啸。几十年间,遍布整个地球的尘埃云挡住了阳光,气温骤降,植物死亡。在统治了地球1.6亿年后,大型恐龙和地球上75%的动物一起灭亡了。
在失落世界的废墟中,一小群幸存者,包括鸟类,鳄鱼,蛇和哺乳动物,仍然存在。这个星球正在等待被征服,残忍的种族开始接近食物链的顶端,成为地球的新统治者。6500万年后的今天,科学家终于对那个激烈竞争的时期有了清晰的了解。
陨石撞击标志着白垩纪的结束和新时期的开始,即古近纪。黑暗和寒冷过后,尘埃沉降,温室气体从地球内部缓慢释放,地球再次变暖。那时的温度比现今的平均气温高出近15度,温暖的气候向两极延伸。郁郁葱葱的热带雨林和阔叶林覆盖了大部分土地,两极都没有冰。在许多方面,地球已经回到了鼎盛时期。大型的食草恐龙和优秀的捕食者曾统治这个星球,如今基本都消失了,除了一组恐龙——鸟类,幸免于难。其他的种群也受到了巨大的影响,只有10%的哺乳动物存活了下来。
为赢得战争而进化
为了赢得这场战争,成为地球的统治者,这些动物纷纷进化。鸟类越来越大,巨型鸟类有着强壮的腿部和有力的下颚,有些鸟类可能在食物链的顶端。它们带鳞片的亲戚——鳄鱼也想成为地球的统治者。在进化的过程中,一些鳄鱼的体型变得很大,一些鳄鱼成为了快速奔跑的陆地捕食者。蛇也加入了战斗,进化出14米长的泰坦巨蟒。为了接管大型恐龙留下的宝座,每组动物都爆发性地发展起来。然而,它们都被一组像老鼠一样的小型食虫动物(哺乳动物的祖先)击败,这些食虫动物很快发展出今天统治世界的不同生命形态。
多年来,古近纪早期的生物进化竞赛在学术界一直是备受争议的主题。遗传学家通过分析现代生物的基因来计算单个动物群体的进化历程。遗传学家对比了狗和大象的基因差异,在已知差异的发生速率时,他们就可以知道两个物种的共同祖先生活在什么时候。如果按照均衡的进化速率,这种研究方法表明,现代哺乳动物的祖先来源于白垩纪(1.5亿年前~6500万年前)。在恐龙昌盛的时期,它们虽然已经在地球上生活了千万年,但直到大型恐龙死亡后,它们的进化才真正开始。
这种方法的准确性不高,尤其是在需要计算的时间很长时。因此,一些科学家使用化石法,化石中的骨骼会讲述一个截然不同的故事。在迄今为止最详细的陨石撞击期间的化石研究中,伦敦大学学院的科学家们为我们提供了早期哺乳动物进化的清晰过程。科学家研究了早期哺乳动物进化的几个不同方面。首先,他们观察了物种的数量,发现在古近纪早期,大量新的哺乳动物物种发生进化;随后,他们分析了物种之间形状、大小的变化,发现哺乳动物在极短的时间内,进化出了各种各样的体型。结果表明:在大型恐龙从地表消失的那一刻,哺乳动物毫不犹豫地开始了“爆发式”进化。
哺乳动物是什么?
我们对哺乳动物都有着一些非常基本的共识,比如我们年幼时可以只喝奶就能活下去,比如我们有毛发,是恒温动物,再如我们是胎盘哺乳动物,在子宫里孕育后代。然而,除了上述的基本常识之外,哺乳动物是如何被定义的,又是如何进化而来的呢?人类为何与狐狸、刺猬、长颈鹿更相似,而不同于蟒蛇、乌龟或企鹅呢?
为了解答这些疑问,生物学家利亚姆·杜鲁认为,我们或许可以使用曾风靡于18世纪的方法来进行探讨。当时人们对动植物的定义,是根据它们共有的特征来决定的。根据相似的生殖生物学原理与呼吸原理,卡尔·林奈于1758年宣布,鲸鱼和海豚不是鱼,而是恒温陆生生物谱系中的一员。为了给这个新的族群命名,林奈选择了乳腺这一特征,将这些生物归类为哺乳动物。在林奈完成哺乳动物归类后的一个世纪,查尔斯·达尔文出版了他最伟大的著作《物种起源》,其中物竞天择与进化论的概念被生物学家广泛接纳。
达尔文认为,哺乳类动物具有许多相似的特征,这可能是由于它们都有共同的祖先。要解释这些特征从何而来,首先我们要弄清楚这些特征有什么优势,以及这些始祖并不具备的特征从何而来?例如,乳腺是如何“无中生有”的?与哺乳动物最接近的物种是爬虫动物,目前,我们得知哺乳类与爬虫类的谱系约于3.1亿年前朝着不同的方向演变,它们最后一个共同的祖先看起来更像爬虫动物,而非哺乳动物。这个共同的祖先,以冷血、少乳、无毛为起点,一路演变成了真正的哺乳动物,进化出了如今典型的哺乳动物的特征。
第一个被视为哺乳动物的物种出现在2.1亿年前。我们所知的大部分哺乳动物进化信息是从化石记录中获得的,如今科学家将5500种哺乳动物的躯体和DNA进行比较,从中提取出来的研究成果又与化石记录相结合,从而进行更深入的物种研究。
成功的七个特征
哺乳动物的几个鲜明特点帮助它们在竞争中有了一个好的开头。即使在今天,这些特点还在帮助哺乳动物保持他们的主导地位。
哺乳动物最独特的特点之一就是产奶的能力。白色液体起源于类似爬行动物的哺乳动物祖先,在干燥环境中,它们用白色的液体保持卵的湿润。当它们开始让卵在子宫内发育并生下后代时,乳汁获得了另外一种功能——在后代的生命初期,为它们提供最好的营养,而且乳汁也可以让母亲转移免疫体,因此可以防止后代生病。父母不需要再为后代寻找食物了,它们不再完全依赖食物。
毛皮对于早期哺乳动物也非常重要,它可以帮助哺乳动物在温度下降时保持温暖,在气温炎热时,隔绝热量。体温是由快速的新陈代谢决定的,新陈代谢确保了体温的恒定。恒温为体细胞提供了最佳条件,使动物在一整天内都可以保持较高的能量。与依赖阳光的冷血爬行动物不同,哺乳动物可以适应寒冷地区或在夜间活跃。额外的能量使哺乳动物可以在更大的区域觅食,更有效地捕食猎物。
哺乳动物已经进化出更复杂的心脏,这使高活动水平成为了可能。爬行动物的心脏只有三个心室,哺乳动物已经发育出有四个心室的心脏。多出一个心室意味着来自肺部的富氧血液在被泵入血管之前,不与来自身体的贫氧血液混合。因此,体细胞可以持续不断地接收大量的氧气,保持动物的快速代谢,使动物保持活跃。
牙齿是哺乳动物在种族竞赛中的另一大优势。与大多数其他动物群体不同,每种哺乳动物的口腔中都有许多不同类型的牙齿,牙齿的类型因物种而异。人类有前牙、犬齿和臼齿,每类牙齿都有自己的功能。和其他哺乳动物一样,牙齿让我们可以吃各种各样的食物并将其粉碎,因此我们可以更快更有效地吸收营养。
哺乳动物灵活的四肢加强了哺乳动物对不同栖息地和食物的适应能力。当鸟类的手被缩减为一组带羽毛的手指时,哺乳动物可以灵活地使用四肢,能够利用前腿爬行、挖掘、处理食物和工具,并支撑它们沉重的身体。可以自由地使用四肢让哺乳动物能够更好地利用周围环境和资源,促进哺乳动物体型变大。
然而,哺乳动物能够征服地球的关键在于它们的头部。第一批哺乳动物在它们的耳朵里进化出了一组新的骨骼,称为槌骨和砧骨。新的骨头和也存在于爬行动物、鸟类身上的镫骨一起,让哺乳动物能听到其他动物听不到的更高频率的声音。此外,古化石显示哺乳动物的嗅觉和感觉也有改善。对哺乳动物祖先头骨的充分研究揭示了改善感官的影响。
大脑是一个在哺乳动物体内非常大的器官,被特殊的脑组织覆盖。由于神经计算需要大量的能量,因此哺乳动物的大脑与身体恒温密切相关。有些人甚至认为,高智力是动物进化出恒温的重要驱动力。
为了处理感官印象,哺乳动物进化出了更大的大脑,并且很快就使用了新的那部分大脑。新大脑中心的功能逐渐从解释感官印象,转变为解决问题。人类的大部分大脑皮层是从这些新的特征发展而来的。当动物需要适应新的生活环境的时候,智力是非常重要的因素之一,古近纪的哺乳动物聪明到足以征服整个星球。
寒冷意味着新的机会
当哺乳动物成为了优势物种,它们就永远不会放弃这个位置。在陨石撞击的2000万年后,气候的变化给哺乳动物带来了更多好处。大陆漂移促使南极洲和澳洲分开,南极洲周围出现新的洋流,刺激了地球的缓慢降温。随着气温下降,两极的冰盖开始增长,水被“捆绑”在冰上,造成海水水位下降,分离的地区之间出现新的大陆桥。此外,印度和亚洲相撞,非洲与亚洲相撞,欧洲和北美洲与南美洲接触,使哺乳动物更容易传播。寒冷的气候也改变了生态系统的构成,地球上不再只是森林,而是包括了沙漠、苔原和广阔的草原,新环境为哺乳动物的更多变异铺平了道路,并且促进了大型食草动物和捕食者的发展。
哺乳动物在海洋和陆地中都赢得了比赛,但成功的关键并不在于物种的数量,实际上,鸟类和爬行动物的物种数量都超过了哺乳动物。哺乳动物能够成为优势种群是因为它们独特且多样的身体形态、生活方式、栖息地和大小。哺乳动物有翅膀、鳍和腿,它们生活在山区和地下,包括最小的陆栖脊椎动物和地球上最大的动物——鲸鱼。
陨石撞击在几秒间改变了地球的命运,留下了多种可能。如果陨石没有撞击地球,或者哺乳动物的进化十分缓慢,世界可能是完全不同的样子。但这些随机因素的组合让我们的祖先成为了赢家。
今天,哺乳动物生存在世界上各种不同的地形中,上至北极狐和北极熊,下至獾和鹿;从角马和猎豹到骆驼和沙漠鼩。鲸鱼游泳、马匹飞奔、蝙蝠飞行、袋鼠跳跃、猴子攀爬,大千世界,无奇不有。哺乳动物成为统治这个星球的物种。
2、哺乳动物起源于什么时期,哺乳动物演化简史
“蝙蝠,穿山甲,果子狸......”
近期来源于这些野生动物身上的病毒着实让人类遭受了一场重大的危机。
但实际上,这些小动物着实无辜!
作为哺乳动物的它们在经历了亿万年进化后好不容易存活到了今天,却还是没逃过人类的捕食......
今天就让我们来了解一下它们“十分不容易”的过去吧!
据科学家研究,最早的哺乳动物出现在2.25亿年前的三叠纪晚期。但实际上,哺乳动物的故事开端比这还要早许多。
哺乳动物的进化是一个极其漫长的故事,我们也许不知道这个故事会在哪里结束,但我们却可以凭借着化石和各种资料穿越回过去,去看看最早的哺乳动物和它们的祖先。
第1则-祖先的故事-哺乳动物的故事始于史前的湖泊和河流,那时两栖动物首次踏上陆地。
哺乳动物和爬行动物的早期祖先都被称为羊膜动物。这些爬行动物是由两栖动物进化而来的。与两栖动物不同,羊膜动物可以在远离水的地方受精和产卵。
早期的羊膜动物很小,形似蜥蜴。摆脱了必须回到水里繁殖的限制,它们可以栖息在各种各样的栖息地。
羊膜动物很快分成两个主要分支:合弓动物和蜥形动物。
(合弓动物的特征是它们头骨两边的眼睛后面都有一个洞)
合弓动物是所有哺乳动物的祖先。然而,真正的哺乳动物要出现还需要很长时间。
羊膜动物的另一个主要分支是蜥形动物。这些是早期的爬行动物,有一种叫双孔亚纲的分支是现代爬行动物、恐龙和鸟类的祖先,以及史前爬行动物如蛇颈龙和鱼龙的祖先。
双孔亚纲动物的头骨两边各有两个开口,就像今天的鸟类和爬行动物一样。(许多科学家认为,虽然今天的龟鳖目头骨上没有任何额外的开口,但它们的祖先却有。)
异齿龙(盘龙类动物)
在二叠纪早期,被称为盘龙类的早期合弓动物成为占统治地位的大型陆地动物。
盘龙类动物的一个例子是异齿龙,一种长达4米多的顶端捕食者。
尽管异齿龙看起来仍然非常像爬行动物,但它与哺乳动物的关系更密切。
另一种盘龙类动物是杯鼻龙,一种3米长的动物,有着巨大的圆形身体和小脑袋。它的腿像爬行动物一样伸展着,但它的头骨两边各有一个像哺乳动物一样的洞。
杯鼻龙
在二叠纪后期,盘龙类被另一组称为兽孔类的合弓动物所取代。兽孔类动物繁盛起来,不同的分支成为掠食者、植食性动物和穴居动物。
兽孔类动物变得越来越像哺乳动物,它们的腿从身体向下伸展,而不是向侧面伸展。
二齿兽
在二叠纪晚期,被称为二齿兽的兽孔动物成为陆地上的主要动物。
二齿兽类动物的名字意味着长着两颗长牙,它们是一个极其多样化的动物群体。有些动物,如布拉塞龙,是大型兽群,而另一些则是小型穴居动物。
布拉塞龙
二齿兽类动物可能是温血动物,科学家通过研究二叠纪食肉动物的粪化石,知道了二齿兽类动物可能具有毛发。这两个都是哺乳动物的特征。
粪化石——恐龙粪便化石
2.52亿年前,地球发生了二叠纪-三叠纪大灭绝。不论是在过去还是现在,它仍然是世界上最具毁灭性的灭绝事件。二叠纪-三叠纪灭绝事件标志着古生代的结束和中生代的开始。
多达75%的物种,包括许多早期哺乳动物,在二叠纪-三叠纪灭绝事件中灭绝。灭绝事件的可能原因包括小行星撞击和大规模火山爆发。
一些二齿兽类动物幸存了下来,包括一头猪大小的水龙兽,它有喙和两颗獠牙。水龙兽是三叠纪早期最常见的陆地动物。同时布拉塞龙也经历了大灭绝。
水龙兽
其他出现于二叠纪的兽孔目动物,如犬齿兽类,开始逐渐变得多样化。
6
三叉棕榈龙是一种生活在现在的南非的狗大小的肉食性犬齿兽类动物。它有哺乳动物的下颚和牙齿,具有特定的功能(例如,有些是用来切割的,有些是用来咬或咀嚼的,就像哺乳动物一样)。
也有证据表明,三叉棕榈龙有毛发和胡须,所有这些都是哺乳动物的特征。
三叉棕榈龙
Trucidocynodon是另一种食肉的犬齿兽类动物。和现在的大型猫科动物一样大小是最早适应奔跑的哺乳类动物之一。
横齿兽类是三叠纪时期出现的一个草食类犬齿兽类动物。它们分布广泛,曾在欧洲、非洲和美洲发现过,但在侏罗纪早期就消失了。
第2则-漫长演化-中生代被称为爬行动物时代。顾名思义,在这段时间里,早期哺乳动物的生活并不顺利。
剑龙
在中生代三叠纪早期,被称为初龙类的蜥形动物在陆地上建立了统治地位。
初龙类主要分为两个组成部分:鸟颈类和伪鳄类,伪鳄类包括现在还活着的鳄鱼以及其他例如劳氏鳄、法索拉鳄、海鳄等已经灭绝的物种。
伪鳄类
而鸟颈类包括翼龙、非鸟恐龙和鸟类。有了这些家伙,早期体型较大的哺乳动物就没有多少生存的机会,体型较大的犬齿兽类动物也就逐渐灭绝了。
幸存下来的犬齿兽类动物体型较小,越来越像哺乳动物。大约2.25亿年前,第一种真正的哺乳动物开始出现。
最早的哺乳动物是夜间活动的食虫动物(以昆虫为食),外表与今天的啮齿动物相似。
啮齿动物
早期的哺乳动物是卵生动物。有袋类和有胎盘类哺乳动物在后来被分支出去,今天的单孔类动物成为了唯一的现代卵生哺乳动物。
中国尖齿兽可以被认为是最早被发现的哺乳动物之一,它生活在大约1.93亿年前的中国。
它很小,形如啮齿动物,是一种非常早期的哺乳动物或哺乳形类:它的牙齿不断被替换(不像现代哺乳动物的牙齿),并且几乎可以肯定它会下蛋。
摩尔根兽
摩尔根兽是"第一个哺乳动物"的候选者之一。第一块摩尔根兽化石是在威尔士发现的,但后来在世界其他地方也发现了其他的。这是一种卵生动物,不包括尾巴长度,约10厘米长。外表像鼩鼱的摩尔根兽,用奶喂养它的幼崽,可能还有长有毛。
第一批哺乳动物在三叠纪-侏罗纪大灭绝事件中幸存下来。这次大灭绝灭绝了地球上大约一半的物种。而恐龙、早期的鳄鱼和翼龙幸存了下来。
恐龙统治了侏罗纪和白垩纪。
恐龙的成功主宰意味着大多数哺乳动物变成了夜行性和食虫性(以昆虫为食)。这被认为是许多哺乳动物特征背后的潜在原因,即所谓的“夜行瓶颈”理论。
夜间狩猎需要灵敏的嗅觉、听觉和触觉。拥有外耳和胡须对与恐龙生活在一起的小动物非常有益。以昆虫为基础的饮食需要有能够抓住并碾碎灵活猎物的牙齿。如果是温血动物,哺乳动物就能在夜间捕食,因为夜间对于冷血爬行动物来说太冷了。
然而,并不是所有侏罗纪和白垩纪时期的哺乳动物都是体积小、躲躲藏藏的食虫动物。化石证据表明,一些侏罗纪哺乳动物如獭形狸尾兽和霍尔丹齿兽是半水栖的食鱼动物。
巨爬兽生活在白垩纪的中国,是当时最大的哺乳动物之一。这种食肉哺乳动物以小型恐龙为食,其身长竟超过一米,体重达14公斤。
其他的一些白垩纪的哺乳动物由于可以滑翔,会在白天活动。
獭形狸尾兽
虽然恐龙曾经是一个非常成功的动物群体,统治了数百万年,但它们的统治最终结束了。
恐龙和中生代的终结伴随着大约6600万年前中生代末白垩纪生物大灭绝事件而来。这一事件被认为可能是由小行星撞击造成的,导致地球上75%的物种灭绝。
受影响的不只是(非鸟类)恐龙。翼龙、蛇颈龙和鹦鹉螺等软体动物灭绝了,许多哺乳动物、鸟类、鱼类和植物也被消灭。
第3则-时代的到来-白垩纪-第三纪大灭绝事件标志着中生代的结束和新生代的开始。
随着恐龙的消失,哺乳动物的繁盛成为了可能。
幸存的哺乳动物都是体型小,像鼩鼱一样的动物。
然而,现在几乎没有爬行动物的竞争,它们很快就多样化了。
哺乳动物经历了适应辐射,这将使它们不仅在陆地上,而且在水里和空气中,填补许多新的生态位。(如果某一类群的趋异不是两个方向,而是向着各种不同的方向发展,适应各种不同的生活条件,这种多方向的趋异称为适应辐射)
在相对较短的时间内,哺乳动物几乎统治了陆地上的所有环境。在古近纪和新近纪,所有现存的哺乳动物目都已建立。
因此,中生代被称为“爬行动物的时代”,而新生代被称为“哺乳动物的时代”!
有人说:“蝙蝠已尽到最大努力演化成如此相貌,以一己之力封印病毒千年,昼伏夜出,努力扮演一个孤独的潘多拉盒子。万万没想到…还是没有逃出人类的魔掌......”
经历了数亿年辛苦进化,哺乳动物好不容易迎来了自己的时代。
我们有什么理由不去好好珍惜它们呢?!
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