问题

鸟类和哺乳类在恐龙灭绝后都试图称霸陆地,为什么哺乳类最终打败了鸟类?

回答
恐龙的时代落幕,地球的舞台因此空出了巨大的表演空间。在此之后,两群曾长期在恐龙阴影下生存的生物——鸟类和哺乳类——纷纷跃入聚光灯下,各自展现出了惊人的适应力和繁殖能力,试图填补巨兽留下的生态位,成为陆地的主宰。然而,历史的车轮滚滚向前,最终是哺乳类,而非鸟类,在“称霸陆地”的竞赛中更胜一筹。这并非偶然,而是多种因素长期累积和相互作用的结果。

首先,我们需要理解一个关键点:“称霸陆地”并非简单的数量或体型上的压倒性优势,而是指在生态系统中扮演更核心、更多样化的角色,拥有更强的环境适应能力和更广泛的生存策略。 在这个层面上,哺乳类确实展现出了更出色的表现。

那么,哺乳类是如何在这场漫长的“争霸战”中胜出的呢?

1. 体型和力量的策略差异:

恐龙的灭绝,尤其是大型兽脚类恐龙的消失,为陆地生态系统带来了巨大的“空缺”。许多中小型恐龙也未能幸免。这使得陆地生物的体型分布发生了根本性变化。

哺乳类: 在恐龙时代,哺乳类大多体型微小,主要以夜行性、穴居或附生在恐龙身上的方式生存。它们体型小巧,代谢率相对较低,这使得它们在资源匮乏的环境下更容易生存。当恐龙消失后,这些小巧的哺乳类并没有立即变得巨大,而是利用了它们原有的优势:
多样化的食性: 它们可以从昆虫、植物的根茎叶果,到腐肉等各种来源获取能量,这使得它们在环境剧变后更容易找到食物。
隐蔽性: 体型小也意味着更容易躲避捕食者,可以在更小的缝隙和洞穴中生存。
快速繁殖和进化: 小型生物的世代周期更短,基因突变的累积速度更快,这让它们能够更快地适应新的环境和竞争者。

鸟类: 尽管有部分恐龙是鸟类的祖先,而鸟类也继承了飞行能力,但它们的“称霸陆地”策略似乎与哺乳类有所不同。
飞行优势: 飞行是鸟类的绝对优势,使它们能够跨越地形障碍,躲避地面捕食者,并在不同栖息地之间迁徙。这在一定程度上让它们不需要直接与 наземные 哺乳动物硬碰硬争夺地面资源。
食性集中: 许多早期鸟类的食性可能更偏向于昆虫、种子和一些小型无脊椎动物。虽然也有一些恐龙的后代能够捕食,但大型食草或食肉的生态位,在恐龙灭绝后,哺乳类似乎抓住了更多机会。

2. 生殖和育幼策略的优势:

哺乳类之所以名为“哺乳类”,核心在于其独特的繁殖和育幼方式,这在恐龙灭绝后的新环境中起到了关键作用。

胎生和哺乳: 大多数哺乳动物是胎生的,幼体在母体内发育,出生时相对更成熟,并且拥有高质量的乳汁作为初期的营养来源。
更高的幼体存活率: 相较于恐龙可能需要大量产卵且幼体孵化后就得独自面对世界的模式(我们对恐龙繁殖的了解仍在不断更新,但普遍认为它们不像哺乳动物那样提供持续的乳汁喂养),哺乳动物提供的母乳可以为幼体提供稳定、丰富的营养,并免疫系统支持,显著提高了幼体的存活率。
母体保护和学习: 幼年哺乳动物在出生后有一段较长的与母亲在一起的时间,这不仅是营养供给,更是学习生存技能、社会行为和避敌策略的关键时期。这种“社会化”学习能力,对于适应复杂多变的环境至关重要。

鸟类的繁殖: 鸟类也是非常成功的繁殖者,它们通过产卵孵化,并通常会精心照料幼鸟。然而:
孵化和幼鸟期脆弱: 蛋和刚孵化的雏鸟相对脆弱,容易受到捕食者的威胁。虽然许多鸟类父母会积极保护和喂养雏鸟,但它们提供的营养来源(如昆虫、种子等)可能不如母乳那样浓缩和全面。
飞行并非陆地生存的全部: 飞行帮助鸟类躲避地面危险,但一旦地面生态位上的竞争加剧,或者遇到无法飞越的障碍时,它们的陆地生存能力就受到限制。

3. 适应性进化的广度和深度:

恐龙灭绝创造了一个“万物复苏”的契机,但也意味着生态系统需要重新洗牌和构建。在这样的过程中,哺乳类展现出了惊人的适应性进化能力。

体型和行为的多样化: 从微小的嚙齿动物到庞大的鲸类(虽然鲸类不是陆地主宰,但代表了哺乳类向水生环境的成功适应,说明了其进化潜力),哺乳类在体型、食性、栖息地和行为模式上展现出了惊人的多样性。它们能够适应各种极端环境,如沙漠、极地、海洋和森林。
夜行性与昼行性的转换: 许多哺乳类在恐龙时代就习惯了夜间活动,这使它们在恐龙统治的白天能够相对安全地觅食。恐龙灭绝后,它们可以根据食物来源和环境变化,灵活地调整活动时间。
对新食物来源的开发: 随着植被和小型动物种群的变化,哺乳类能够快速进化出新的消化系统和捕食技能来利用新资源。

恒温性(温血动物)的优势: 哺乳类(以及鸟类)都是恒温动物,这意味着它们能够自主调节体温,不受外界环境温度的剧烈影响。
不受地域限制: 恒温性让哺乳类能够比冷血动物(如大多数爬行动物)更广泛地分布到寒冷地区。
持续的活动能力: 它们可以在更广阔的温度范围内保持高水平的活动能力,这在捕食、逃跑和寻找资源时都具有优势。

4. 哺乳类对环境变化的“韧性”:

恐龙灭绝本身就是一次极端环境事件的证明。在这场事件中幸存下来的哺乳类,其生理和行为特征可能已经使其具备了应对灾难性变化的“韧性”。

小体型和高效代谢的结合: 小型体型虽然需要更频繁的进食,但它们也可能拥有更灵活的能量利用方式,可以在食物短缺时更好地忍耐。
对地下或隐蔽栖息地的利用: 穴居或栖息于稠密植被下的生活方式,可以提供对恶劣天气和辐射的保护,这在恐龙灭绝过程(可能涉及撞击或火山爆发等)中可能发挥了重要的生存作用。

鸟类为何相对“不占便宜”?

这并不是说鸟类没有成功,事实上,它们在许多方面也是非常成功的陆地和空中生物。但相比于哺乳类,它们在“称霸陆地”的某些关键维度上,可能稍显不足:

陆地生态位的占领: 虽然鸟类占据了空中和许多地面的生态位(如食虫鸟、种子啄食者),但像大型草食动物、大型食肉动物这些在生态系统中占据核心地位的陆地巨型物种,在恐龙灭绝后,更像是被哺乳类填补了。哺乳类能够长出强壮的肢体、巨大的体型和复杂的消化系统来满足这些需求。
社会性和学习的程度: 尽管许多鸟类是社会性生物,并且拥有复杂的鸣叫和行为模式,但哺乳动物在高度发达的社会结构和通过长期学习来适应环境方面,表现出了更大的潜力。例如灵长类动物的学习能力和复杂社会互动。
对飞行依赖的限制: 尽管飞行是优势,但它也意味着陆地行动的便利性可能不如四足动物。对于某些需要强大地面推进力和稳定性的活动(如挖掘、攀爬某些垂直表面),飞行能力无法直接替代。

总结来说, 恐龙灭绝后,哺乳类之所以最终在“称霸陆地”的竞赛中更胜一筹,是多种因素综合作用的结果。它们利用了在恐龙时代形成的“生存优势”,如小体型、多样化的食性、高效的繁殖和育幼策略(尤其是母乳喂养和幼体学习),以及卓越的恒温性,并在随后的数千万年里,通过快速的适应性进化,填补了恐龙留下的巨大生态位。它们演化出了惊人的体型多样性、行为复杂性和环境适应能力,最终塑造了我们今天所见的地球陆地生态系统。鸟类也同样成功,但它们更多地在空中和一些特定的陆地生态位上发扬光大,而哺乳类则更全面地“占领”了陆地的核心生态角色。

网友意见

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日前采访北古所徐星老师的时候,正好提到了这个问题:中生代哺乳动物生活在恐龙的阴影下,那为什么在新生代恐龙的后裔鸟类在陆地的竞争中却败给了哺乳动物?徐老师的回答如下:

现代鸟类从总体来看的话,其实是一个比较保守的类群。由于飞行的要求,鸟类身体的一致性很强,多样性很低。而哺乳动物的身体差别很大,比如蝙蝠伸长前肢来飞行,鲸类四肢退化来游泳等,多样性要远远高出鸟类。虽然从物种多样性来说,鸟类有1万多种,但其实相互之间的差别很小;而哺乳动物虽说只有几千种,但内部的差别非常大。这可能决定了它们在竞争中的成败,形态多样更高的一方所占据的生态位无疑要更广。

这大概就是此前在野外听陈旭老师说过的多样性disparity和diversity的区别。鸟类有更多的diversity,但哺乳动物有更多的disparity。另外或者可以不严格地理解,鸟类在白垩纪只是兽脚亚目的一支,分类单元顶多是超科的水准,而从现在的证据来看哺乳类在白垩纪大灭绝之前就已经高度分化了,两者本来就难以相提并论。只不过鸟在新生代的演化太过成功,以至于被现生动物研究者提到和哺乳动物相等的纲的地位。

徐星老师关于恐龙向鸟演化的访谈将刊登在我们18年4期杂志的“恐龙研究新视角”文章中,敬请期待^_^

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