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为啥澳洲生物演化路线,和其他大陆不一样,出现了很多有袋动物?

2020-11-14 01:01阅读(60)

为啥澳洲生物演化路线,和其他大陆不一样,出现了很多有袋动物?:澳大利亚是有袋动物王国,是袋鼠、考拉和袋熊的故乡。这片独立的大陆有袋动物众多,这引发了一

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澳大利亚是有袋动物王国,是袋鼠、考拉和袋熊的故乡。这片独立的大陆有袋动物众多,这引发了一个问题:这些长着“袋子”的哺乳动物是否是土生土长的呢?


答案是:非也!英国索尔福德大学生物学讲师罗宾·贝克说,有袋动物在来到澳大利亚之前至少在其他大陆存在了7000万年

上图:澳大利亚的有袋类动物


奇怪的有袋类

与大多数哺乳动物相比,有袋动物很奇怪。与人类、狗和鲸鱼等胎盘哺乳动物不同,有袋类动物会生出相对发育不良的幼崽,这些幼崽会继续在母亲的“育儿袋”中生长很长的时间。

这些幼崽发育很差,它们出生后基本上会立刻费力地爬到母兽的乳头上,这些乳头通常就长在“育儿袋”中,然后幼崽基本上会一直咬住乳头并待在那里,长时间吮吸母乳——这通常会持续几个月。

上图:有袋类动物刚生下来就这么点大。这个眼睛都没有发育完全的小不点分娩之后会“坚强”地爬到母亲的育儿袋中,然后迅速地找到乳头,并躲在那里数个月用尽吃奶的劲,类似在子宫当中,继续发育——穷人家的孩子早当家啊!胎盘哺乳动物的胎儿显然要幸福的多了,天庭饱满地生下来,赢在了起跑线上。


有袋动物绝对不是澳大利亚“土著居民”,它们是“外来物种”

事实证明,最古老的有袋动物实际上来自北美,至少在1.25亿年前与胎盘哺乳动物分离后,它们在白垩纪演化形成。

这些古老的有袋动物在北美似乎蓬勃发展,在当时的超大陆劳拉西亚地区约有15至20种不同的有袋动物物种,但所有这些物种都已灭绝。目前尚不清楚澳大利亚的这些有袋动物为何活得好好的。但是由于某种原因,大约在6600万年前,非禽类恐龙灭绝的时候,有袋动物就来到了南美。当时,北美和南美还没有像今天这样连接。但当时这两个大陆非常接近,并且可能有一座陆桥或一系列岛屿将它们连接在一起。这种联系使各种动物得以扩大分布范围。

在南美,有袋动物及其近亲生活在旷野之中,在200万到300万年间快速地分化出各种品种。例如,有袋动物及其近亲进化为熊大小和鼬鼠大小的食肉动物,其中一种甚至进化出锋利的牙齿。其他则进化为吃水果和种子的植食性品种。

上图:长着锋利獠牙的有袋类食肉动物(显然是已经灭绝了的)。


有袋类在南美进化填补了那些在北美被胎盘哺乳动物所占据的同等的生态位。


但从那时到现在,许多有袋动物都已经灭绝,但是今天南美仍然生活着不少有袋类动物。光负鼠就有100多种(不知道吧,负鼠也是有袋类动物),鼩负鼠有7种,还有萌萌的南猊(Dromiciops gliroides)。

上图:南猊


附带说明一下,在过去的一百万年中,南美的负鼠的一个品种向北迁徙,现在居住在北美。这就是弗吉尼亚负鼠(Didelphis virginiana),是墨西哥北部唯一的有袋类动物。

同样,负鼠袋貂很相似,但实际上它们属于不同的目。袋貂原产于澳大利亚和新几内亚,与袋鼠密切相关,并具有许多解剖学差异,例如在负鼠身上看不到的发达的下切牙。

负鼠有60多种。许多北美人听说这种动物时想到的物种是他们常见的弗吉尼亚负鼠。但是,这是两个不同的物种。负鼠的学名是Didelphis marsupialis,弗吉尼亚负鼠的学名是Didelphis virginiana。

那么,有袋动物是如何从南美到达澳大利亚的呢?

直到大约4000万到3500万年前,南美洲和澳大利亚都与南极相连,形成了一个巨大的陆地。当时,南极洲还没有被冰覆盖,而且还覆盖着温带森林,这块大陆当时的环境并不恶劣。

有袋动物及其近亲似乎是从南美洲出发,跨过了南极洲从而来到了澳洲。这个迁徙路线甚至有化石证据:在南极洲的西摩岛上,研究者们发现了有袋动物及其亲属的化石,包括南猊的近亲化石。


澳洲最古老的有袋动物化石有发现于昆士兰州Murgon镇附近的廷加马拉遗址,有5500万年的历史了。Tingamarra的一些有袋动物化石与南美的类似。例如,来自秘鲁的古老而微小的吃水果的有袋动物丘普拉西亚(Chulpasia)与在廷加马拉发现的另一个有袋动物化石有亲缘关系。

在廷加马拉发现的另一种有袋动物,以昆虫为食的Djarthia,可能是所有生活澳大利亚有袋类动物的祖先,

上图:Darthia


然后,澳大利亚的化石记录出现了断层。在廷加马拉之后,有记录的下一个最古老的有袋化石是2500万年前的。从那时起,我们可以看到的澳洲有袋类动物内部存大量的多样化。我们可以看到考拉、袋熊的亲戚、袋狼的亲戚等等。基本上澳洲所有主要的有袋动物物种在2500万年前就都已经存在了。


但科学家们不清楚为什么有袋动物能够在澳大利亚蓬勃发展,关于这一问题有一些猜想或者解释:

  • 其一,在艰难时期,有袋动物母亲可以抛弃育儿袋中所有正在发育的婴儿,而哺乳动物则必须等到妊娠结束才能终止将宝贵的资源花在年幼的婴儿身上。这使得有袋类动物更适应澳洲的环境条件,从而比胎盘动物更具有生存优势。

  • 其二,在澳洲没有胎盘哺乳动物与有袋动物竞争。但是,现在这个想法与在廷加玛拉发现了属于胎盘哺乳动物或胎盘哺乳动物近亲的牙齿化石的事实相矛盾,这表明胎盘哺乳动物早在5500万年前就已经在澳洲大陆上存在。但明显的一个事实是,澳大利亚并没有大型的食肉类胎盘哺乳动物(如豺狼虎豹之类,食肉目最凶残的品种都没有)和爬行动物(例如凶残的科莫多龙和大型鳄鱼),这使得有袋类动物相对没有太多的天敌。
  • 澳洲的环境相较于其他大陆要严苛得多,因为澳洲逐渐与其它大陆分离之后,其内陆形成了一种广泛的干旱气候,目前澳大利亚的荒漠、半荒漠面积达到340万平方公里,约占总面积的44%。所以在恶劣的环境下,生态系统相对没有那么丰富,因此高等级的食肉动物难以发展进化,生态位相对比较狭窄,于是以植物或昆虫为食的中小型物种在这种条件下生存优势更明显。这种情况是在袋鼠进入澳大利亚之后逐渐形成的,并且没有给太多的其它胎盘哺乳动物的“星星之火”进入澳洲以“燎原”的机会——澳洲就像一艘巨轮开了出去,由于没有更凶残的动物搭上船,所以有袋类动物就自然繁荣了起来。而像现在,人类引入了兔子和猫之后在澳洲都成了生态灾难,有袋类的生态地位岌岌可危这种情况跟某些孤岛上物种特立独行地进化出自己奇怪的“特色”的情况非常类似,基本上就是由于没有其他物种的“打压”的缘故。(班上要是没有学霸,整个班的成绩都会掉队的O(∩_∩)O~)。


如今,澳大利亚约有250种有袋动物,南美洲约有120种有袋动物,而北美只有一种(弗吉尼亚负鼠)。这种模式与1.25亿年前的情况完全相反,也就是说今天我们看到的情况并不一定表明有袋类动物就是在澳洲演化出来的。


总结

有袋类动物只是哺乳动物的一支,它们有幸存活到今天,跟包括人类在内的胎盘哺乳动物有幸存活到今天是一样的。但它们并不是澳大利亚土生土长的物种。我们不能以今天看到的情形来推测远古的状况。

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如果你仔细观察澳洲的生物,你会发现,澳洲的哺乳类生物演化路线和别的生物不太一样。其他大陆的哺乳类几乎都没有育儿袋,唯独澳洲的哺乳类,演化出了育儿袋,除了我们常见的袋鼠外,还有:考拉、袋熊、袋狼等。

据研究发现,澳洲的有袋类生物超过250多种,这些有袋类生物在澳洲占据着主要生态位,然而在其他地方很难见到有袋类生物,这是为什么呢?澳大利亚的环境和其他大陆有什么不同吗?

想要了解这个秘密,我们需要从生物演化路线找出答案。

生物的演化之路

我们知道,生物演化其实是没有方向的,在演化的过程中,因为基因变异、基因重组以及染色体变异的原因,生物在一代代繁衍时,基因会发生稍微的改变,逐渐形成新的物种。

比如:如果原本一株芍药是36瓣红花,而下一代可能是35瓣红花,再下一代可能是35瓣红白相间,N代之后,可能这株花的后代就是单瓣白色。

我们知道,花朵的花瓣数量以及颜色,是由基因控制的,当基因改变的足够多的时候,后代就会与原来的物种产生生殖隔离,比如:相对于36瓣红花,单瓣白花芍药就是新出现的品种。

生物就是这样,一代代的演化成了今天的样子。

但是,同一种生物在演化时会保留着生殖交流,因此会共同演化。比如:虽然人类分布在世界各地,但人类之间没有生殖隔离。

但是,如果同一种生物因为江河湖海的阻隔,导致它们之间无法进行生殖交流,那么经过一段时间的分开演化后,它们的后代就会产生生殖隔离,比如:有些老虎之间,存在着部分生殖隔离。

分开演化的时间越久,两者之间的亲缘关系越远,比如:人类和老鼠虽然在1亿年前是一家,但现在人类与老鼠的亲缘关系非常遥远了。

而澳洲生物之所以独特,是因为海洋的阻隔。

大约在5000万年前,澳洲和其他地区的陆地相连,因此在当时,澳洲的生物和其他大陆几乎没有什么区别。但随着板块的运动,澳洲逐渐远离其他大陆,导致它们近5000万年没有与其他大陆产生生殖交流,因此没有被其他地区的生物同化,保持着较高的独立性。

澳洲的地理条件

其实,有袋类生物曾经广泛分布于世界各地,但是现在只分布在大洋洲以及南美洲部分地区,东南亚只有极少数有袋类生物,而澳洲就属于大洋洲。

由于其他大陆环境逐渐变得不再适宜有袋类生存,因此有袋类逐渐在其他大陆灭绝。

与此同时,哺乳动物中的一小分支真兽类开始崛起,由于真兽类生物更加强势,对其他生物有压迫性,因此,真兽类逐渐取代了世界各地的有袋类,其他大陆的有袋类生物因此而灭绝。这里补充一句,真兽类是指除了有袋类、单孔类以及已经灭绝的始兽、蜀兽类、多瘤齿兽类以外的一切带有有胎盘类的哺乳动物。

之所以澳洲有袋类没有灭绝,是因为真兽类无法穿越海洋,再加上该地生态环境以及气候因素都没有发生太大的改变,因此有袋类生物能够在此生存。就这样,留在澳洲的有袋类生物开始在澳洲生存与繁衍。

在5000多万年的独立演化中,澳洲当地与附近地区形成了独特的有袋类生态系统,比如:以袋狼为代表的食肉动物,以袋鼠、袋鹿、袋羊为代表的食草动物等。

总结

澳洲生物之所以独特,其实是因为澳洲由于海洋的阻隔,岛上的生物没有与其他地区生物产生 生殖交流,因此保持着较高的独特性。

由于海洋的阻隔,导致强势的真兽类生物无法到达澳洲当地,因此澳洲有袋类生物可以在此生存繁衍,并在5000万年的演化中,形成独特的有袋类生态系统。

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澳大利亚是一片神奇的国度,其最负盛名的就是以澳洲的标志——袋鼠、树袋熊为首的有袋动物大家族。

对澳大利亚有点了解的朋友们会发现:哎,怎么澳洲的动物们都这么特殊呢?怎么和别的各个大洲都不一样呢?

其实这还要从6500万年前说起:

6500万年前,一次生物大灭绝使得曾经的地球霸主——恐龙全部消失,而哺乳动物便顺势崛起了。

哺乳动物大家族中有一类动物,主要是在地球的南半部分繁衍生息,那就是有袋动物一族。它们生活在曾经的冈瓦纳古陆上,现在的南极洲、南美洲、大洋洲就是曾经的冈瓦纳古陆分裂而成的。

但在有袋动物生活的风生水起的时候,哺乳动物中的又一类更高级的真兽类哺乳动物逐渐崛起了。真兽类动物就是现在地球上的主宰动物,它们在生存竞争中的优势远超有袋动物。

之后的事情就不难理解了,有袋动物成为了真兽类动物的食物,慢慢就被真兽类消灭取代了。

而在这个漫长的过程中,出现了一个意料之外的Bug,那就是5000万年前冈瓦纳古陆的分裂。南极洲漂到了极点,南美洲于北美洲相连。唯独澳洲在真兽类崛起之前就宛如世外桃源一般,孤零零的独立在了太平洋之中,既保持着古老的生态环境也与外界隔绝了一切联系。

因此澳洲也就在情理之中的避免了一次生物大换代,成为了有袋动物的天堂。因为在澳洲的原生哺乳动物中,除了有袋动物,就只有啮齿类和蝙蝠了。

南美洲与北美洲相连,动物们不断的互相交流和竞争,以至于南美洲如今只剩下如负鼠等70余种弱小的有袋动物“苟延残喘”。

南极洲漂到了南极,冰天雪地让所有有袋动物全部消亡了。

只有澳洲,既没有外来大型动物的威胁,也没有本地大型动物的竞争,并且依然保留着渐新世的光景。以至于让有袋动物们走上了一条与世界其他地方的动物们决然不同的、隔离演化的康庄大道!

目前澳大利亚有240多种有袋类哺乳动物,包括负鼠科,袋鼹科,袋鼬科,袋狸科,袋鼠科,袋貂科,袋熊科等等十多种科类。

孤立的生态环境导致澳洲有袋类哺乳动物发展进化出类似于高等哺乳动物的各种生态类群。它们虽然完全迥异于世界其他地方的动物,但从生物形态上来看,大家都进化的差不多。

如生活方式类似于狼、鼬、猫等食肉类动物的袋狼、袋鼬、袋猫,生活方式类似于鹿、羊和羚羊等食草类动物的多种袋鼠,以及类似于旱獭、松鼠、野兔等啮齿类或兔类的袋熊、袋貂和袋兔等等。

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草原多,袋鼠多吃不完呀。就像美洲有羊驼一样。那东西也没什么用,拉不了车也驼不了重物。

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澳大利亚动物的特殊历史

澳大利亚又被叫做澳洲或是澳洲大陆,原意是“南方大陆”,其大体位于南半球,四面环海,面积达761.793万平方公里,海岸线则长达36000公里。

▲远古大陆

澳大利亚(下面简称澳洲)在大约2亿年前脱离古老的冈瓦纳古陆,并不断的向南方迁移,并最终同其他大陆分离,彻底孤立在南半球,得以发展出与其他大陆不一样的环境和物种。

但澳洲的地方虽大,可森林覆盖率却很低,土地多为贫瘠的荒漠,土地承载力低,这种特殊的地理环境就造成澳洲的自然条件比较单一,其生物物种和数量都较少,且竞争不激烈,因而澳洲的物种演化速度远低于其他大陆,得以保留下很多被称为“活化石”的原始生物。

▲鸭嘴兽

澳大利亚的植物有12 000种以上,其中四分之三都是澳大利亚的特有种。澳大利亚现在还拥有约378种哺乳类动物、828种鸟类、4,000种鱼类、300种蜥蜴、140种蛇类、2种鳄鱼以及约50种海洋哺乳动物,其中80%物种为澳大利亚独有。

▲澳洲伞蜥

非洲、美洲和欧亚大陆因为物种多样性更丰富,所以物种之间的竞争也更为激烈,促使各个物种加快了自己的演化速度,好获得生存下去的优势,因而进化出更高级更完善的哺乳类动物(相对于有袋类动物)。

▲袋獾

而澳洲就没有多少原生胎盘哺乳动物(真兽亚纲哺乳动物),基本都是低级的有袋类动物(后兽亚纲动物),像咱们耳熟能详的袋鼠、考拉和鸭嘴兽等动物就都是澳洲的原产动物,全世界150多种有袋动物里超过140种都在澳大利亚生活,在其他大洲很难看到,因为有袋类动物竞争不过胎盘动物!

▲澳洲袋狮

但其实澳大利亚在4.5万年之前不只有现在这些种类的珍禽异兽,澳洲的土地上还曾生活着比现在更多种类,体型也更为巨大的巨型动物,比如高两米,重达230公斤左右,以树叶和草类为食的巨型短面袋鼠、肩高2米,重约两吨,形似犀牛的草食性双门齿兽、长1.5米,重约160公斤的食肉性有袋动物袋狮和7米长,重达1吨,状若恐龙的古巨蜥等等。

▲被称为“澳洲魔龙”的古巨蜥

可就在5万~4.5万年前,曾在澳大利亚土地上生存繁衍了千百万年的巨型动物中的85%的种类灭绝了!

▲史前澳洲的巨型动物物种

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个人认为:澳洲大陆上并不会凭空出现袋鼠、袋狼、袋兔、袋熊,其面积(760万平方公里)不足于单独突变出这么多种类的有袋动物。这些动物在演化过程中,其它大陆上也出现过,或者澳洲的这些动物本来就是从一个主大陆上分出去的,随着澳洲大陆的漂移,澳洲脱离了主大陆,像一个“世外桃源”庇佑了这些有袋动物,而其它大陆上的大部分有袋动物就被“优胜劣汰”掉了(带着影响逃跑速度的袋子,里面可能还装着孩子,必然是容易被没“包袱”的猎食者或者有工具的人类干掉的呢;另外袋子空间有限,有袋动物一胎不会有太多的崽(卵生的海马除外),生育能力不够强,弱势种群更容易灭绝)。所幸在澳洲这块土地,地形分布有序(西部高原,中部盆地,东部山地),物种竞争也不太激烈(关键是人类也少啊,人类其实才是最大的猎食者,只要一个区域人够多,啥动物也经不起人类的“关爱”啊!毛皮好的,剥了;肉好吃的,炖了;牙美丽的,锯了;啥都不好,没好处还有攻击性?灭了!),各种动物都有相对足够的生存空间,所以很多古老的物种延续了下来。


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澳大利亚是有袋动物的家园,现在澳洲大陆上有许多种有袋动物,但有袋动物起源地并不是澳大利亚,有袋动物在来到澳大利亚之前已经至少存在了7000万年。它们和白人一样也是移民。 与大多数哺乳动物相比,有袋动物不同于胎盘哺乳动物,有袋动物会“早产”生出相对“发育不良”的幼崽,这些幼崽会在母亲的育儿袋中长大。

已知最古老的有袋动物实际上来自北美洲,它们在至少1.25亿年前从胎盘哺乳动物中分化出来后,在白垩纪进化而来。 这些古老的有袋动物在北美繁盛起来,在当时的劳亚大陆繁育了大约20种不同的有袋动物,现在它们都灭绝了。但是由于某种原因,大约在6600万年前恐龙灭绝的时候,有袋动物来到了南美洲。

当时,北美和南美并不像今天这样紧密相连。但是这两个大陆非常接近,一座陆桥或者一系列岛屿可能将它们连接在一起。这种地理联系让各种动物扩大它们的分布范围。 有袋动物到达南美洲后的200万~300万年内,有袋动物和它们的近亲进化成小到黄鼠狼大到熊的食肉动物,其中一种甚至进化成剑齿动物,其他有袋动物进化来吃水果和种子。

南美洲有袋动物正在进化时,北美洲被胎盘哺乳动物占据生态位。 现在这些有袋动物中的许多种已经灭绝,但是今天的南美洲仍然有许多种有袋动物,负鼠有100多种。 在过去的一百万年里,南美洲的负鼠之一向北迁徙,现在生活在北美洲,就是现在的弗吉尼亚负鼠,唯一生活在墨西哥北部的有袋动物。

直到大约4000万~3500万年前,南美洲和澳大利亚都与南极洲相连,形成一个巨大的陆地。当时南极洲没有被冰雪覆盖,而是遍布温带森林。 有袋动物和它们的近亲从南美洲跨过南极洲,最后来到澳大利亚。甚至在南极洲的某些岛屿上还有有袋动物及其近亲的化石。 有袋动物在澳大利亚多元化发展,现在澳大利亚所有主要的有袋动物在2500万年前就已经存在了。

目前还不清楚为什么有袋动物在澳大利亚发展到巅峰。科学家有一个想法是,当日子不好过的时候,有袋动物的母亲可以抛弃它们育儿袋里发育的婴儿,而哺乳动物不得不等到怀孕结束,在它们的孩子身上花费宝贵的资源。 另一个想法是澳大利亚没有胎盘哺乳动物与有袋动物竞争。

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澳洲治安不好,动物老是丢东西,有时候连孩子都丢了,所以动物进化到天生有袋,以后就不怕丢东西了