长毛象曼尼,你的老家在西藏?

2012-04-29 00:00:00冉浩
科学大众(中学) 2012年6期

好莱坞经典动画大片《冰河世纪》再次推出续集,这部名为《冰河世纪4:大陆漂移》的3D影片将于今年7月上映。在新的影片中,我们将看到长毛象曼尼一家以及刃齿虎迭戈、巨爪地懒希德等冰川期动物一次充满幽默、惊险的漂流过程。

在你准备欣赏这部大片之前,想不想了解一下它背后的科学秘密呢?那时的纽约在1千米厚冰层下

《冰河世纪》的故事背景发生在地球上最近的一次冰河时期——第四纪冰期。该冰期从距今大约300万到200万年前开始,到距今约1.6万年时结束。当时地球气温显著下降,冰川的覆盖范围增大,从南北两极延伸到现在的温带地区,连那时的纽约都在1千米厚的冰层之下,只有赤道地区稍微温暖一点。大量冰川滞留在陆地,海平面下降了约130米。

地球在历史上至少出现过5次主要的冰期。大约在24亿到21亿年前发生了已知的第一次大冰期——休伦冰期。到距今约8.5亿到6.35亿年前,地球发生了可能是有史以来最为严重的冰期——成冰纪冰期,据推测,整个地球可能完全被冻结成为一个“雪球”。

按照地球气候模型推演,一旦冰川能延伸到纬度30度,情况就会失控,大量阳光会被冰雪反射回太空,冷却加速,直到冰川从南北两极会师赤道,从此90%的阳光将被反射,地球将很难解冻!

“雪球地球”很好地解释了很多冰川沉积记录,以及为什么那个时期地球上几乎所有的生命都灭绝了。2010年3月的《科学》杂志报道,在当时的热带地区找到了7.165亿年前冰川存在的证据,绝对冰封确实出现过。

那远古的地球又是如何解冻的呢?科学家推测,极有可能是火山喷发的二氧化碳造成的温室效应发挥了作用,冰川消退了。之后,在角落里苟延残喘的生物终于重见天日。约5.75亿年前,在澳大利亚南部、纽芬兰、中国华南地区和俄罗斯北部地区出现了一些被称为“伊迪卡拉动物群”的奇怪的多细胞生物。又过了大约3000万年,在一个较短的时期内,几乎所有现代动物的祖先都相继出现在了地球上,生命再次大繁荣,这一事件被称为寒武纪生命大爆发。走在第四纪的冰川上

第四纪冰期那会儿,真是一个天寒地冻的时代!动物身体表现出了对寒冷的适应,如身材高大、浑身披着长毛、四肢粗壮,等等。

长毛象曼尼一家又叫猛犸,身高可达5米,体重达10吨。猛犸浑身上下都披满了长毛,背毛最长可达50厘米,不仅如此,其皮下脂肪厚达9厘米,头部还有高耸的大“驼峰”,可以储存大量的脂肪,这些特征使它们能够在寒冷的冰川期生存下来。但是到冰期结束时,这些特征反而使它们变得不再适应,生存空间被一直向北压缩至北极地区,直至约3700年前,最后一头猛犸在俄罗斯弗兰格尔岛死去。

2012年2月,有俄罗斯人拍摄到了一段模糊的视频,视频里一头酷似猛犸的动物在穿过河流。这段视频令很多人兴奋不已,但也有人毫不客气地泼冷水,说也许那仅仅是一头衔着鱼的灰熊。不过猛犸的再次出现确实已有希望,科学家正不断地从北极猛犸的冻尸中提取DNA,截至2008年,已有80%的猛犸基因被破译。2011年3月,俄罗斯科学家和韩国科学家展开了相关合作项目,猛犸复活已只是时间问题。

另一个主角刃齿虎迭戈拥有两个匕首一般的犬齿,长达20厘米,虽然称“虎”,却与现代虎关系较远。刃齿虎主要分布于美洲地区,属剑齿虎家族,出现于约250万年前。刃齿虎前肢长,不适宜快速奔跑,因此主要以伏击偷袭为主,捕猎大型食草动物。它们体型较大,强壮如熊,四肢发达,如果和现代虎斗在一起,现代虎将毫无胜算,甚至会被虐杀。刃齿虎的剑齿能够轻易切开猎物的喉咙,但是剑齿在撞击骨骼时容易断裂,因此刃齿虎采用特殊的格斗技巧,以避免剑齿受损。甚至为了保护剑齿,它们吃东西的时候都尽量不碰骨头。第四纪冰川期结束时,刃齿虎因主要猎物灭绝而退出历史舞台,是剑齿虎家族中最后一个灭绝的。

希德属于地懒家族中的巨爪地懒一支,是曾经广泛分布于北美地区的食草动物,不过它们的动作可没有动画中那么活跃。希德在家族中算是体型较小的,它的近亲杰氏巨爪地懒体型可以达到2.5~3米,体重360千克。如果这个家族依然生存,大地懒将是地球上最令人印象深刻的动物之一,它体重可以达到8吨,堪比一头非洲象,由于前足拥有巨大的钩爪,它只能像食蚁兽那样侧着前脚行走,不过它的足迹显示,大多数时候这种动物只用后腿行走,当它这样站起来的时候足有6米高,相当于两头非洲象叠在一起。冰川期结束,所有地懒都灭绝了,但也有人认为,大地懒可能在南美洲的某些地方生存至数千年前。

这些主角的老家就在青藏高原?

长期以来,人们更多关注冰期动物的灭绝,对它们是如何出现的知之甚少。科学家曾推测这些动物起源于北极地区,此后随着冰期的来临,冰盖的扩大,逐渐向南迁移。但是这一假说缺乏证据,既无法被证实,也无法轻易被推翻。

2011年9月,事情有了转机。由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的邓涛研究员和王晓鸣客座研究员领导的研究小组有了突破性进展,研究成果在《科学》上发表。

事情要从2007年说起,当时考察队进入到了我国西藏阿里地区的札达盆地,这里的平均海拔在4000米以上,曾是一个巨大的湖泊,而且很可能存在了数百万年的时间,最终湖泊干涸,留下了盆地。吸引考察队科学家的,就是那些被风雨侵蚀后从沉积物中暴露出的古生物化石。

这次,他们在海拔4207米处找到了一头远古巨兽的头骨和下颌骨化石。经过化石发掘和修复、年代断定和比对分析,真相渐渐在4年后浮出水面。这是一头远古披毛犀的残骸,这类古犀牛是已绝灭的最著名的冰期动物之一,体重可以达数吨,具有非常粗壮的骨架、厚重的皮毛和巨大的鼻角。根据此前出土化石的分布推断,披毛犀的诞生地最可能在亚洲,但一直没有定论。这一次,古犀的年代锁定在370万年前,比冰河世纪的到来足足早了上百万年!这是已知的最早的披毛犀,也是所有发现过的披毛犀中特征最原始的。这表明它不仅不是北极圈中发现的冰期动物的“后裔”,相反是它们的“祖先”。

至此,一个新的冰川期动物演化过程的假说诞生了。“西藏披毛犀的出现表明,冰期动物起源于西藏,而不是北极。”邓涛说,“早在370万年前,西藏曾是全球最寒冷的地方。冬季严寒的高海拔青藏高原成为冰期动物群的‘训练基地’,使它们形成对冰期气候的预适应,当冰川期到来时,它们才得以成功地扩展到欧亚大陆北部的干冷草原地带。这证明青藏高原才是冰期动物群最初的演化中心。”

此外,经多年考察,科学家们还在这里发现了岩羊、雪豹、藏羚羊等多种耐寒动物的化石。如今的西藏,还生活着一种当时的动物——牦牛,牦牛以浑身长满长毛的外形与常见的牛类亲戚区分开来,而它身上的长毛和猛犸象的长毛又何其相似!而化石记录表明,牦牛在冰河时期也曾向北扩散,分布区域远至西伯利亚的贝加尔湖地区。

可以想象,当冰川时代来临的时候,很多物种耐不住严寒而走向毁灭,而那些原本蜗居在青藏高原上忍受天寒地冻的动物则如鱼得水般成群向外迁徙,其中也包括《冰河世纪》中那些动物的先祖们。