生活在极地和高寒地带的大型生物是从哪起源的？ 第1页

【本回答共5024字，预计阅读时间8-10分钟，图片13张，请尽量连接WIFI】

先说答案：不敢说全部，但至少有一部分极地高寒生物是因为其曾经温暖的故乡发生了一些列的地质和气候变化变冷了——比如故乡隆起成为高原，它们在这个漫长的过程中逐渐适应了这种高寒环境，而后借着全球性的冰期而扩撒到其他区域，又在冰期结束后退缩到了极地和高原地带。

地质研究表明，在地球漫长的历史上，很多时候其实都是温暖甚至是炎热的。但是近五千万年来，由于一系列造山运动的影响，地球在持续的变冷。在中生代的时候，连地球的两极甚至都没有冰雪覆盖，南极一度还是茂密的丛林，可随着喜马拉雅—扎格罗斯—阿尔卑斯造山带崛起，大量的新鲜岩石露出地面，在这些岩石风化的过程中，吸收了大量的二氧化碳——人人皆知的温室气体，温室气体少了，自然也就导致了全球性的持续降温。

而在最近的50万年里，地球气候在这个持续变冷的大基调里，又发生了一些冷热的交替变化，这是因为米兰科维奇旋回的影响。前南斯拉夫气候学家米兰科维奇认为，地球的公转轨道偏心率每隔10万年就会发生一个周期性的变化，地球黄道与赤道的交角每隔4万年就会发生周期性的变化，地球的自转轴每隔2万年就有一个周期性变化，这些变化导致了地球北半球高温度地球受到的太阳辐射量周期性变化，继而影响了洋流、季风，进而影响了全球环境。

尤其是从距今250多万年到距今11700年的更新世时代，这段时间因为青藏高原的加速升高和之前的几种原因共同作用，加剧了全球的变冷，全球的许多地区都长年被冰雪覆盖，温度很低，这就是所谓的第四纪冰川期。

而生活在当时的那些奇特生物们，比如猛犸象、剑齿虎，以及现在还生活在极地或高原上的一些耐寒动物们，比如北极熊、雪豹、雪羊，它们所处的环境温度常年都很低，却可以处之泰然。它们甚至反而很不适应温暖的环境：猛犸象在冰川期结束之后很快就灭绝了，而在这几年的新闻里，因为气候变暖导致北极熊吃不饱的新闻可是比比皆是。

那么，这些奇特的耐寒生物是怎么锻炼了这身不怕冷的本领呢？

这个故事恐怕要从达尔文开始讲起。

从加拉帕格斯群岛回来之后，达尔文就在不断地完善补充自己的进化理论体系，他注意到两个问题：第一，古代壁画上画的那些长着长毛的猛犸象和披毛犀，在现在中纬度地区消失的早，高纬度地区消失的晚（当时已经在西伯利亚的冻土层里发现了死亡时间不超过一万年的猛犸象）；而在现在，依然有北极熊和北极狐生活在北极。达尔文由此推断，无论是已经灭绝的猛犸象和披毛犀，还是现在还活着的北极熊和北极狐，它们的发源地都是北极地区。在冰川时期的时候，冰盖从北极向低纬度地区蔓延，给这些生物创造了更广阔的生活空间，它们就随着冰层一路扩散到世界各地，而随着冰川期的结束，冰盖萎缩，这些生物又慢慢的退回到自己的老家——北极去了。

达尔文还提到，有一些耐寒生物没来得及退走，就只得跑到高山上去，比如生活在美国的雪羊，就躲在四千多米高的高山上，因为只有那里才能给它提供足够舒适的低温环境。他在《物种起源》里描述到：“生命的水体，也沿着从北极低地到赤道高地这一条徐缓上升的线，把其携带的生命漂浮物留在了我们的高山之巅”。

达尔文认为，北美洲的雪羊起源自北极地区，随着冰川时期扩散到北美中部，但在冰期结束后没来得及撤回北极，所以被困在了高海拔的山上。

这个假设看起来非常合理，和实际的化石发现也比较吻合，唯独有一个点令人不解——既然这些大型生物是在北极演化的，那么按理说应该在北极或者西伯利亚发现它们的祖先的化石才对，毕竟北极狐、披毛犀已经是非常高级的生物，不可能是突然出现在北极的。但生物学家们在北极苔原上苦苦搜索，找到的都是距今年代很短的化石，而它们在北极的祖先却始终毫无踪迹。

上世纪初，法国国古生物学家德日进（Pierre Teilhard de Chardin）来到中国考察，在河北省阳原县桑干河畔，他有了一个意外发现：一块特殊的乳齿列化石。通过分析这块化石上特殊的骨骼褶曲结构，他认出了这块骨头属于一头披毛犀，他把它命名为泥河湾披毛犀（Coelodonta nihowanensis）。但接下来的研究让他非常费解——从解剖学和发现这块化石的地层来分析，这种犀牛非常古老，而且生活的年代距今已经有200万年，也就是说，是生活在第四纪冰川期的初期。按理说，这种披毛犀比末次冰川期的那种最后披毛犀（Coelodonta antiquitatis）更古老，那么它应该比最后披毛犀更靠近“北极老家”，因为毕竟扩散是一个循序渐进的过程，为啥会直接出现在中国河北呢？这是“北极起源说”第一次出现破绽。

时光荏苒，这个疑问一直没有办法得到解答，直到2000年，中科院古脊椎动物与古人类研究所在甘肃临夏盆地的一次考察中，发现了另一只泥河湾披毛犀的骨骼化石，根据对地层的分析，这头泥河湾披毛犀至少生活在250万年前，此时第四纪冰川期刚刚开始八万年，这种披毛犀就从“北极老家”来到了甘肃？这是无论如何也很难解释的。

临夏盆地的地理位置引起了中科院专家们的注意：这里正好处在青藏高原的边缘，而青藏高原因为海拔高的缘故，气温也可以保持一个比较低的水平。披毛犀会不会是起源自高原而并非北极呢？

科学家们查阅资料发现，早在1839年，英国博物学家法尔康那就在一篇论文中提到，他从商人手里买到了几块来自西藏的犀牛骨头，这些骨头的年代更为久远，至少是新近纪的产物（第四季冰川期之前），论文里提到，这些商人是在西藏阿里地区的札达盆地发现这些骨头的。这引起了中科院专家的高度重视。

2006年，一支由中科院古脊椎动物与古人类研究所、美国洛杉矶自然历史博物馆和佛罗里达州立大学等研究机构组成的考察队来到札达盆地，最终找到了一种生活在距今370万年的上新世中期的披毛犀——西藏披毛犀（Coelodonta thibetana）。

从西藏披毛犀的身体结构来看，它的毛发很长，体型很大，这都有利于保温（而不是散热），它的犀牛角和今天的犀牛角完全不同，最前边的那只角呈现出非常明显的扁平状，而且两侧有很明显的磨损痕迹，这是它用角扒开雪地寻找植物食物的有力证据；它的鼻腔非常大，这是用来加热吸入的寒冷气体的典型结构。这些特征非常清晰地表明，西藏披毛犀是一种适应寒冷气候的生物。要知道，第四纪冰川最早是258万年之前开始的，而在西藏披毛犀生活的那个年代，全球还是一个非常温暖的气候，如果披毛犀真的是发源自北极，它如何能穿越当时还很炎热的西伯利亚、中国西北来到青藏高原呢？也就是说，西藏披毛犀毫无疑问才是后边所有披毛犀的祖先，披毛犀并非起源于北极，而是起源于西藏高原！

或许是这个观点太过于颠覆，很多学者一时无法认同。有人指出，最近300万年里，青藏高原有一次明显的海拔提升的过程，如何能判断西藏披毛犀生活的那个年代青藏高原就已经足够高、足够寒冷了呢？

考察队的下一个发现完美的破解了这个难题：他们在札达盆地发现了一种原始马的化石——札达三趾马（Hipparion zandaense）的化石，这种马生活在距今470万年之前，比西藏披毛犀更为久远，从它的身体结构来看，它适应的生活环境应该是高山草原，也就是说，它生活在林线之上，从现代植物的分布来看，这样的环境海拔至少是4000米左右。这个海拔已经可以保证环境温度的凉爽，那么在它之后一百多万年才出现的西藏披毛犀生活的环境肯定是更为凉爽的了。

根据这个判断，我们可以想象出披毛犀起源和扩散的真实情况了。西藏披毛犀的直系祖先在青藏高原发源后，随着青藏高原的不断升高、不断降温，原始的披毛犀祖先也在不断地适应逐渐寒冷的气候，最终演化出西藏披毛犀。在258万年前冰川世纪来临的时候，全球各地都变成了冰雪世界，对于西藏披毛犀来说，这早就是它习以为常的生活环境，所以它走出了青藏高原，其中的一支演化为泥河湾披毛犀并到达了临夏盆地，在200万年的时候，泥河湾披毛犀到达了河北，而在距今75万年的时候，又演化为托洛戈伊披毛犀（Coelodonta tologoijensis），并继续北上西进，从西伯利亚来到欧洲，到了更新世晚期，披毛犀最后的后代——最后披毛犀成为了古代人类重要的猎物，被记载到了壁画上。而11700年前，冰川期结束，最后披毛犀因为无法适应炎热的气候被迫退守到西伯利亚的寒冷地区，最终灭绝与此。

随着科学家们在札达盆地的进一步挖掘，另一些耐寒生物的起源证据相继浮出水面。首先是一种引人注目的大型猫科生物化石，从地层信息来看，这种被命名为布氏豹（Panthera blytheae）的豹属生物生活在距今595-410万年之间，而在此之前，人们发现的最早的豹属化石是380万年前的一种非洲古豹。通过分析猫科生物的DNA可以发现，豹属在大约1100万年前和其他猫科动物（比如剑齿虎，家猫这些）分道扬镳，但是直到400万年之前才进一步分化，这次的化石证据刚好卡在了这个杠杠上，也就是说，布氏豹很可能是现在其他豹属生物的共同祖先，它们在青藏高原起源之后，它的姊妹种群——雪豹，继续留在了高原高寒地带，而布氏豹则分化成现存的其他大型猫科动物，比如狮虎。而老虎的演化过程侧面验证了这个猜想：当今所有的虎亚种里，华南虎是最为古老的一种，它可能就是走出青藏高原的布氏豹的首批子孙。

与披毛犀不同，北极狐是一种现在还存在的耐高寒生物，它的起源是否也能与高原牵扯上关系呢？在札达盆地挖掘出来的一种生活在距今500-300万年前（也是在冰川世纪之前）的邱氏狐化石显然提供了这个证据。

在很久之前人们就发现北极狐和其他狐狸有一个显著的不同：绝大多数狐狸都是杂食性的机会主义者，所以它们的牙齿后部会有一些类似于我们人类后槽牙的臼齿。而北极狐因为生活在植被很少的北极地区，它只能吃肉果腹，所以它的牙齿都是切割能力很强的那种。邱氏狐的牙齿就拥有和现在北极狐牙齿相同的特点，而且它的毛皮也非常厚实，体型也很大，这都是典型的保温措施，从这些角度来推断，邱氏狐很可能就是北极狐的原始祖先。

甚至远在美国的雪羊，恐怕也是青藏高原孕育出的精灵。从现在的证据来看，雪羊、盘羊等五种的祖先，都曾在冰川时期之前生活在青藏高原上，而在冰川期之后，其中的一些留在了高原，比如藏羚羊；另一些北向来到了西伯利亚，比如高鼻羚羊；还有的向西来到了欧洲，比如现代盘羊；一些盘羊和雪羊的漫长征程最为奇幻，它们先是北上，经西伯利亚来到了白令海峡。由于冰川期导致大量海水结冰，全球海平面下降，白令海峡成为了一座陆桥，它们就由此来到北美，它们顺着冰雪南下，一度来到了北美南部，后来冰期结束后，转战到了高海拔的山脉上。

也就是说，披毛犀、雪豹、雪羊、藏羚羊和北极狐，它们之所以能在高寒地带生活，是由于它们的祖先在长期的演化中，不断地适应了高原逐渐变冷的气候，它们的体型变大以减少单位体积的表面积，毛皮变厚以阻挡寒风低温，鼻腔变大可以加热气体避免引起肺部疾病，在完全适应了寒冷之后，它们趁着全球变冷的契机，在冰川世纪的茫茫大地上盛极一时。

高原是这些生物的演化的演兵场，冰川世纪是它们大放异彩的舞台，但随后而来的冰川世纪结束所带来的剧烈的气候变化，却给这些生物以致命一击。为了适应寒冷，它们耗费了百万年的时光，但全球升温的过程显然没有那么缓慢。根据现在的证据来看，低海拔地区的温度提升非常显著，自11700年冰期结束后，5千年之内全球温度就提升了至少6度，很多地区的冰雪融化，地表植被结构发生剧烈变化，这些离开了高原的耐寒生物不得不退缩到相对凉爽的地区——比如向北，比如向高处。而其中的一些，又要面对人类捕杀的双重打击，最终在苟延残喘之后相继灭绝，著名的猛犸象退守到了北冰洋之上的弗兰格尔岛上，在公元前4世纪才咽下最后一口气。

而侥幸躲在北极和高山上的这些幸存者，如今又要面临新的挑战。工业化以来，人类释放到大气层中的二氧化碳剧烈增加，这导致了全球范围内的温度升高，已经无路可退的北极熊由此遭到了一定的威胁。由于没有冰层掩护，它们捕猎的成功率愈发下降，加拿大的北极熊平均体长和体重比30年之前有了显著下降。

逃到其他高原和山林里的那些情势也并不乐观，无论是藏羚羊还是高鼻羚羊，均受到了人类的捕杀，前者是因为西方对其皮毛织物的追崇，后者是因为东亚对其羊角医效的迷恋。

而雪豹，这种古老的高原之王，它并没有离开自己的故乡，但也难逃这些厄运。盘羊是它最重要的猎物，随着猎物的减少，野生雪豹经常面临食物危机，甚至还可能会冲到人类放牧的牛羊群里猎食，这就导致了牧民对其的报复性捕杀。此外，高山常常作为天然的边境线存在，在雪豹的传统分布区域内，就有这么几段充满争议的山地——中印冲突的地区，这都让对其的保护变得困难重重。

这些征服了寒冷气候的伟大生物，现在面临的是一个更为冰冷的未来。