科学家是怎么判断恐龙长啥样的?他们判断的对不对?

  五年级科学竞赛试题1

  一、判断(40分)

  1. (    )海洋底部和陆地上差不多也有起伏的山脉、坦荡的平原和深陷的谷地。

  2. (    )在日常生活中,照明电路的电压为220伏。

  4. (    )牛顿是世界上第一个发现万有引力的人。

  6. (    )小明为了观察光源,常常用眼睛直对着光源进行观察。

  7. (    )热气球是利用反冲的原理制成的。

  8. (    )同一辆小车,同样大的马力,运1吨红砖会比运2吨红砖速度慢。

  9. (    )体操运动员往手上擦镁粉是为了增大摩擦力。

  10.(    )树上的苹果往下落、向上抛出的球最终要落回到地上,水往低处流……这些运动都是因为受到自身重力的作用。

  二、选择(40分)

  1、温室效应的罪魁祸首是:(  )

  2、自行车的尾灯会发光是因为(   )

  A、尾灯内装有电池  B、尾灯的塑料片能反射任何角度射来的光

  C、自行车行走的动能转化为电能使尾灯发光

  3、力的大小用测力计来测量,大多数测力计是(    )制成的。

  4、下面属于可再生能源的是(   )。

  5、草地在环境保护中具有(    )的重要作用。

  A.吸收二氧化碳产生氧气  B.吸收氧气产生二氧化碳 C.吸收氮气产生氧气

  6、下列哪些措施或行为有助控制汽车污染排放?(    )

  A.尽量选择乘坐舒适的交通工具

  C.尽量选择乘坐公共交通工具

  三、实验操作(20分)

  1、实验名称:摩擦力大小与物体重量的关系

  2.岩石会改变模样吗

  1.实验名称:研究冷热作用对岩石的影响

  五年级科学竞赛试题2

  1、距离地球最近的行星是哪一颗?()

  2、发现第一颗“北京人”头盖骨的科学家是()

  3、我国稀土矿产量最多的地区是()

  4、靠风力传播种子的植物不包括()

  5、我们日常看到的杆秤,什么时期出现的?()

  6、鱼、鸟和哺乳动物三类动物中,视力好坏的关系是()

  7、以下哪两种生物存在共生关系?()

  A、虫黄藻,大砗磲

  8、防毒面具是根据什么动物研究出来的?()

  9、钟乳石的主要成分是()

  10、今年我国发生了一次非常壮观的日环食天象,请问这次日环食发生的日期是()

  11、山顶洞人在人类进化中属于下列哪个阶段?()

  12、下列哪些不是热带雨林植物的典型特征。()

  D、叶子有滴水叶尖

  13、我国自行研制的人力水稻秧机每日可秧多少亩?()

  14、被称为“恐龙蛋之乡”的是我国的()

  15、宝石的三个基本属性不包括()

  16、肺鱼除用鳃呼吸外还可以用()呼吸。

  17、哪种动物嘴巴小,里面有个大皮囊,可以储存食物,是鸟类中非常有名的捕鱼能手?()

  18、太阳黑子通常出现在太阳大气的哪一层?()

  19、一克拉等于()克。

  20、链球运动是根据下列哪种石器研究出来的?()

  21、下列哪些动物属于鱼类?()

  22、下列动物属反刍类的动物是()

  23、紫菜含有下列哪种营养元素较为丰富?()

  24、请指出下列动物中哪类动物属于两栖动物。()

  25、化石主要产自于()

  26、在北京地区看北斗七星,北斗七星不可能出现在哪个方位?()

  27、下列哪种动物代表温暖环境?()

  28、有些蝶类的翅膀上生有很多小眼斑,它的功能是()

  29、小袋鼠需要在育儿袋里生活几个月?()

  30、自然界中硬度最高的矿物是()

  31、植物吸引昆虫传粉的方法不包括()

  C、模拟雌虫的形态

  32、“伯乐相马”的故事发生在什么时期?()

  33、日本红珊瑚的石灰质骨骼是红色的,其原因是骨骼中含有大量()元素。

  34、我国宋朝记载了一颗爆发于1054年的超新星,这颗超新星的遗迹是蟹状星云,位于哪个座?()

  35、以下哪种金属元素不属于黑色金属矿产。()

  36、蟒蛇每次喂食的食量大约占自身体重的比重是()

  37、以下是单子叶植物的是()

  38、请说出下列哪种鲨鱼如果停止游泳不会因窒息而死?()

  39、生活在我国,属典型高寒地区山地动物,因唇的周围和下颌为白色而得名的动物是()

  40、寿山石中的极品是()

  41、在我国发现了许多震惊世界的动物群化石,其中支持寒武纪生命大爆发理论的是()

  42、都江堰是什么时期修建的?()

  A、公元前227年

  B、公元前226年

  43、太阳黑子数的活动周期大约为多少年()

  44、下列哪种鲨鱼被列为国际公约的保护动物?()

  45、大家都知道黄道十二星座,事实上黄道上还有第十三星座,这个星座是()

  46、下列描述蒲公英花正确的是()

  A、花白天开放,晚上闭合

  B、自花开放到凋落,花从不闭合

  C、花在阴天闭合。

  47、日常用的铅笔芯是用下列哪种矿物制做的。()

  48、科学家是通过鱼身上的什么东西来鉴定鱼类的年龄的`?()

  49、第一个人民公社的旧址是位于那一个省?()

  50、长颈鹿脖子有几块颈椎骨?()

  51、上弦月大约是在农历的什么时候?()

  52、最早发现周口店遗址的科学家来自哪个国家?()

  53、世界上体型最大的海龟是()

  54、19世纪中叶,一种生活在新西兰的巨大鸟类灭绝了。它是()

  55、羚羊包括许多种类,分布在非洲和哪个地区?()

  56、你知道世界水日是哪一天吗?()

  57、下列哪个不属于地外行星视运动的特殊位置?()

  58、世界上海拔最高的高原是()

  59、下列鱼类没有洄游习性的是()

  60、下列技术中可以改变植物基因的是()

  61、海月水母是属于()

  62、硬骨鱼类大多使用什么器官来调整自身的比重?()

  63、什么样的土壤适合花生的生长?()

  64、砗磲的主要营养来源是()

  A、捕食鱼类获得营养

  B、自身光合作用获得营养

  C、合作用获得营养

  65、南极体型最大的企鹅是()

  66、孟加拉虎的变异虎种是()

  67、下列不属于我国一级保护水生野生动物的是()

日本有一位漫画家村田雄介(对,就是画《一拳超人》的那个村田雄介),去年某一天,他不知哪个脑洞豁然大开,突然画了一系列“未来人类根据骨骼想象动物们的长相”图,然后和动物们真正的样子放在一起。谜一样的画风令人瞠目结舌……

↑从上到下,分别是抹香鲸的骨架、“未来人类的想象复原图”、和真实的抹香鲸。

↓而这个,则是河马的头骨、河马的“复原图”,和现实中的河马:

河马:我能怎么办,我也很绝望啊!

等一下!如果对着骨架做出来的复原图,和现实情况可以差那么多,那岂不是说……我们对着恐龙骨骼做出来的复原图,其实也有可能……

由上至下:沧龙骨骼,村田雄介想象出的沧龙,科学家复原出的沧龙。到底哪个对呀??

或者,一直被我们嘲笑的“小短手”霸王龙,会不会其实……

古生物复原图到底是不是胡B画的?会不会我们复原的形象完全是错误的??

……并不会。因为村田雄介画中表现出来的“复原”其实并不符合复原师们平时的工作逻辑,或许它更像是一种可爱的空想。 

我就是一个古生物绘师。尽管人们常常幻想古生物复原绘师的工作是很浪漫、很自由的,可以发挥全部创造力和想象力从纸张上复活一类灭绝的生物……但事实上,这一工作并没有人们想象的那么奇幻。古生物复原图的绘画,本质上是对于古生物学研究的一个综合展示。我们要把那些复杂、枯燥、大众无法直接领会的学术研究对象和研究成果,尽量直观、完整地呈现出来。所以,虽然“古生物复原图”的绘制过程、手法和结果是艺术的,但这种艺术必须要给学术和科学性让位

作为一个目前专职的古生物绘师,我不久前曾受徐星老师之邀为杨氏钟健龙Zhongjianosaurus yangi做复原。接下来,我就以这次复原的过程为例,向大家介绍一幅复原作品是如何完成的。

这是杨氏钟健龙的化石石板:

杨氏钟健龙的化石石板。| 作者

对,这就是一开始我仅有的东西。由于保存不全,所以我首先要通过观察,逐一确定并描绘出化石石板上保存的全部骨骼,同时对其中的一些骨骼进行形态修正,然后通过计算比例、参考亲缘关系接近的驰龙类等方法逐一补完骨骼

经过这些工作,我重塑出了杨氏钟健龙的站立骨架形态,它是这样的:

杨氏钟健龙的站立骨架复原。| 作者

在这一步中,如果被复原生物的化石保存比较完好,是可以直接测量比例,建立该生物的站立姿态的骨架草图的。但是如果像这次一样,遇到了化石保存并不完整,或者缺乏足够的颅后骨骼化石材料,比如只有残破的部分头骨、下颌或者零碎的肢体骨骼的情况,就需要扩大参考范围,利用所有可能的资源——无论是同属内的其它物种,还是亲缘关系较近的物种或者形态最为接近的生物——以求最大限度还原生物的骨架形态。

记得居维叶曾经说过一句话,大意是“利用一颗牙齿,就可以恢复一个动物的全貌,乃至更多信息”,这话虽然有一些夸张,但大体上是差不多的。一个关于他的轶事中说,一次居维叶的几个学生准备对他这个老师搞搞恶作剧,其中一个学生穿上魔鬼的衣服、带着有角的面具,穿上像蹄子一样的鞋子,深夜闯进居维叶的卧室,恐怖的叫着“居维叶!居维叶!我吃你来了!”,被惊醒的居维叶看了一眼,安然的说:“有蹄子有角的动物都是吃素的,你是不可能吃我的!”然后倒头继续睡觉。

乔治·居维叶,被誉为“古生物学之父” | wiki

为什么只看到动物的一部分就能对动物整体做出判断呢?

这其实应用了古生物研究中一个非常重要的定律——器官相关律,即生物体是一个整体的结构,各个组成部分的结构和相关机能是紧密的相互联系在一起的,一部分发生变化,其它部分也会相应的发生变化。根据这一点即可以在化石保存不佳的情况下,对研究对象进行整体评论、复原并推测其生态习性。

同样的,针对不同的动物的不同部位,我们所能得到的信息也是不同的。典型一例是哺乳动物的牙齿——通过一颗爪兽的牙齿,我们可以得到它的食性、体型体态、栖息环境等诸多信息,然而如果你得到的是它的骨骼,或是爬行类动物的牙齿,那么你就无法得到这么多的信息的。

猫科动物的牙可以使我们了解很多东西

这也就是为什么在没能得到杨氏钟健龙的全部骨骼的情况下,我还是顺利的复原出了它的站立骨架形态。

由于在杨氏钟健龙的复原当中肌肉的情况更多的会被羽毛所掩盖,所以我在这一步是参照了现代鸟类,大致在草稿纸上确定肌肉复原轮廓,由此就制作出了相关的前期工作的结构参考示意图。

杨氏钟健龙的肌肉复原图。 | 作者

虽然这次复原的肌肉的部分比较简单,但显而易见的是,肌肉的复原就是引发开头分歧的主要原因。所以我将在这里为大家拓展更多的内容:

事实上,肌肉复原的专业性非常强,因为它的方法主要是依赖于现代动物解剖学知识的,也就是说,根据肌肉和韧带在骨骼上留有的附着痕迹,和不同动物身上不同肌肉的功能与发达程度来进行判断。

马头骨上三处明显的肌肉附着痕迹 | 作者

比如观察现代的马是我们可以发现:越是强大有力的肌肉、韧带附着痕迹越明显,但一些细小的比如面部肌肉或者手脚的小肌肉组则隐秘得多。

除此之外,当然也有一些相对巧妙易懂的方法,比如说通过运动的需求来反推肌肉的样子:为了支撑鲸鱼头部的上下活动,它必须要有一组强大的肌肉,来从头骨枕部连接到它的到脊椎上。而这块肌肉大概就长这样——

这就是为什么鲸绝对不可能长成蝌蚪形!这组巨大的肌肉是负责牵引头部的,毕竟头骨那么沉重,如果没有,那么动物就根本抬不起头了……

缺这么一大块肌肉,这位抹香鲸同学会颈椎劳损的……

再比如,依赖骨骼和肌肉的相互作用来进行判断。

当人们发现利齿猪亚科的门齿的时候,他们发现了非常有趣的一点:这种生物幼年时刚刚萌发的门齿上有着细密的褶皱,而当他们长大后,门齿齿尖就会被磨损,唇面珐琅质则变得光滑。毫无疑问,这是成长过程中唇齿的摩擦带来的结果

利齿猪亚科幼年与成年后的门齿 | 作者

当我们带着这样的结论去看河马的时候,有些东西就变得显而易见了:门齿和嘴唇紧密摩擦的部分已经光滑,但是犬齿的唇面纹理还在。如果说门齿外侧的光滑还能说是上下门齿摩擦的结果,那么内测的光滑几乎就可以判定是来自舌头和嘴唇共同的摩擦了

一般来说这一步需要联系前面得到的骨骼形态等内容,以寻找类似的结构和生存环境的动物作为参考。这一依据主要是直接参考现代动物,比如:

犀、象、河马等笨重有蹄类群的动物体色普遍性的单调,以灰、棕色为主要色调,那么我们可以推测形态上非常类似的其它大型笨重有蹄类,如重脚兽、闪兽、焦兽、冠齿兽等也会拥有类似的体色模式;

如果是一些茂密森林活动的小型的有蹄类,那么我就要考虑适当鲜艳的体色和斑点、斑块;

高纬度和高海拔地区的哺乳动物,我们就要准备复原的体色单调和暗淡一些等等……

但具体情况具体分析,这一点上也不算有统一的固定标准。

以环境因素为参考的古生物表皮颜色复原。| 作者

(主要依赖于现生部分爬行动物和哺乳动物)

现代动物当中,很多爬行动物、哺乳动物在幼年和成年个体阶段都存在不同的体色和纹理模式。一般来说幼年动物的体色要更鲜艳、纹理更复杂,动物成年后体色趋于暗淡、纹理会模糊或者趋向整体黑化(也有部分动物成年后仍然会保持比较鲜艳的体色和纹理,印度星龟、辐射陆龟等)。

很容易发现的是,这些带斑点、条纹的幼年动物往往比成年动物更喜欢茂密复杂的林地环境,拥有更复杂纹理的幼年动物实际拥有更好的保护色,可以帮助这些幼年动物更好的融入林地、森林环境当中保护自己。以此为根据,那么我们在复原推论一些幼年生活在森林环境,而成年后可能生活在更开阔环境的动物时,这种纹理样式就成为了完全合理的一个理论依据。

根据可能生存环境及个体发育体色、纹理变化复原的苏氏巧龙 | 作者

这一部分的依据实际就比较薄弱、或者说几乎无从下手了,更主要的是发挥复原绘师的个人观点和想象力。如果说之前几点都是“为复原图的体色、纹理提供依据”,那么系统发育学在这里只能算是“提供更多可能”。实际上,这一变化过程的速度差异非常大,或快或慢我们都无法通过化石研究来验证。

笔者倾向认可的真马系统发生树 | 作者

这一时候,复原绘师通常还会利用作品表达自己所倾向、支持的学术观点。我在这里展示的一张部分马的演化图就表达了在马类分类和演化关系上的观点——我赞成埃森曼将真马属划分为四个属的研究结论,而没有采纳这些是真马亚属的传统观点。

羽毛有什么用?它的实用性功能主要是飞行、滑翔、御寒和性展示。所以,在判断一种不会飞动物有没有羽毛的时候,环境温度是一个重要因素——对于霸王龙来说,显然,散热是比御寒更大的问题——事实上对于大多数大型动物来说都是这样,像是喜欢泡澡的变温巨型龟类。这就是为什么霸王龙不可能长成一个毛球:总不至于为了好看而热死自己吧?

村田雄介的胡B画“霸王龙复原图”——然而对于霸王龙来说,羽毛可能是非常累赘的东西。

* 羽毛方面,其实也有例外,比如华丽羽王龙。它体型很大,但身体表面仍然覆盖着毛发,这种毛发的功能性目前很难解释。另外一点就是,或许在霸王龙等恐龙年幼时期它们身上或局部会有一些毛发,而这些毛发可能跟随成长逐渐脱落。

最后,虽然在本次复原中没有涉及,但依旧非常值得一提的是,动物生态环境的复原——也就是复原图中的背景。它的存在使得复原图更加完整,也使得读者更容易将复原后的动物带入想象。

对于生态场景复原来说,通常需要采纳是环境信息。一般来说,根据动物化石所表现的信息,我们就可以大致推断出动物的生活环境,额外的一些信息还包括沉积环境、植物孢粉等。

准噶尔将军龙和多枝真枝角鹿生态场景复原 | 作者

除此之外,有趣的一例是利用动物的行为学信息为某种三趾马进行的复原。

那要从坦桑尼亚的一出足迹化石说起:在坦桑尼亚利特里地区,人们曾经发现了大量的上新世的古哺乳动物脚印化石,其中之一就是是某种三趾马的行进足迹化石。这一串足迹显示一匹幼马正在一匹母马前方一起小跑前进。可能是幼马顽皮,它突然从母马身前横向穿过。这一行为可能让在较快速度中行动的母马出现了晃动,为了保持平衡,母马被迫停顿了一下,于是在本来都是单一脚趾脚印的行进路程中,这匹母马的右后足留下了一个清晰保留了左右侧趾的足迹!

这串足迹不仅显示了三趾马的侧趾在平时行动中并不接触地面,而且也显示了在某些情况下三趾马的侧趾会起到一定的辅助支撑作用。最关键的一个行为学信息就是与真马在演化上处于完全不同支系的三趾马竟然和真马存在相同的携带幼马行为模式,即它们都会在运动状态时,让幼马走在自己前面

利用以上足迹反应行为学信息绘制的晚更新世的库比佛勒马 | 作者

冗杂的信息综合诸多学科的知识,让我们可以最大程度的丰富画面,同时提升复原图本身携带的信息门类。所以你看到一张简单的复原图时,它背后可能隐藏着研究者无数复杂的推演、修正和绘制者们查阅的海量资料。

尽管你也许永远也注意不到它。

  古生物学家的预测未来动物模样不会百分之百准确,但通过此项研究分析,可深入洞悉什么进程塑造了地球生命,以及这些相同因素如何改变未来物种。

  新浪科技讯 北京时间6月16日消息,据国外媒体报道,与那些研究历史和预测未来的事件相比,预测未来动物的模样似乎有些无关紧要。但是一些古生物学家对此充满兴趣,并认为这是一项具有重要意义的研究:能运用自己所知晓的生命状况,分析随时间变迁未来百万年后物种的变化……

  古生物学家预测未来动物模样不会百分之百准确,但通过此项研究分析,可深入洞悉什么进程塑造了地球生命,以及这些相同因素如何改变未来物种。

  我们采访的一位科学家明确提及地球上所有物种之间相互联系,如果我们展开深入分析,就知道现今没有什么事物是偶然存在的。我们所知道的一切都是发展的结果,这是一项令人震惊的脑力测试,试着分析地球未来的变迁和物种进化。

  未来的物种会发生什么变化?

  美国田纳西大学地球和行星科学古生物学家斯蒂芬妮

  短吻鳄和鳄鱼被称为“活化石”,它们自恐龙时代以来基本没有改变过。这种特殊说法会让鳄鱼古生物学家愤怒,因为不需要大量化石标本就能发现鳄鱼进化谱系中存在许多有趣的变化:远古鳄鱼生长着适应海洋环境的鳍状肢体,也有完全适应陆地奔跑的长腿,此外还有杂食性和食草性鳄鱼之分,一些鳄鱼长着奇特的牙齿和脆弱的颚部,还有全副武装的鳄鱼物种,头部宽而平、长着像钉子一样小牙齿的鳄鱼,小型鳄鱼、大型鳄鱼,以及体型各异的鳄鱼物种。如果科学家追溯至远古时期,甚至会发现鳄鱼的远亲是两条腿走路,外型颇似恐龙。

  之所以大多数人认为鳄鱼进化历程中很少变化,是因为我们所观测的鳄鱼正处于多样性进化的一个低点,现今存活的鳄鱼物种都是半水栖、伏击型捕食者,它们会伪装成水中一根木头,然后突然跃出水面突袭猎物。从恐龙时代开始,鳄鱼远古祖先也曾是半水栖、伏击型捕食者,但这并不是它们唯一的生物形态。

  我们观察鳄鱼的多样性是如何随着地质时间变化的,依据气候绘制地图,从而了解为什么我们会在同一时期发现多样性鳄鱼物种,而在其他时期则发现变化较少的鳄鱼物种。从最广泛的意义上讲,当气候变暖时,鳄鱼似乎会分散生活,具有差异性,我们在远古气候变暖时期的高纬度地区发现鳄鱼化石;当气候变冷时,鳄鱼物种将灭绝消失,幸存者主要集中在较温暖的地区,从地质学角度来讲,现代地球物种刚经历了冰河时期,因此我们看到的地球物种刚经历了一段艰难时期,呈现出生物多样性。

  预测未来生物具体的模样是非常困难的,但这个推测过程是非常有趣的。关于鳄鱼的一个有趣事情是,以上提到奇怪的生物多样性并非局限于物种族谱,海洋鳄鱼的族谱也不仅只有一个分支,杂食性鳄鱼和头部类似冲浪板结构的鳄鱼也有多个分支,所以鳄鱼的适应能力很强,它们有时会扮演你意想不到的生态角色,如果你只根据现代幸存物种进行比较。

  在遥远的未来,鳄鱼再次扮演它们更可怕的古生物角色,例如:海栖、陆栖、滤食类型、食草性物种等。鳄鱼非常擅长填补意想不到的生态地位,而且他们在过去证明了自己是幸存者。

  我认为在不久的将来,就会看到鳄鱼物种的变化,例如:美洲短吻鳄就是一个真实成功的保护案例,人们有时忘记该物种曾被列为濒危物种,现今短吻鳄不断扩大其栖息领地,甚至可以在俄克拉何马州也能发现野生短吻鳄。

  资源管理公司总监阿什利·雷格尔(Ashley Leger)

  古生物进化存在着自然循环,就我看来,它可以与一个恒定的因素联系在一起:气候变化!

  当前地球的气候变化速度是前所未有的,这主要是人类活动所导致。由于人类活动的影响,我不确定未来1万年、10万年还是数百万年后,地球植物群和动物群会发生一些明显的变化,如果让我猜的话,我认为这一时间会提早发生。

  伴随着地球温度越来越高,植物开始生长缓慢,针叶树陷入生命挣扎状态。棕榈树和仙人掌将会繁茂生长,草原将逐渐萎缩,并且越来越干旱。同时,在水源附近会出现大量生命,这里将有大量丰富种类的绿色植物出现。

  哺乳动物:我认为大型哺乳动物(从鹿至大象的所有哺乳动物)未来将面临着两种选择:要么灭绝,要么体型变小。未来没有足够的植物来维持它们庞大的体型发育,它们将变得越来越小。

  在渐新世时期,鹿的身高仅30厘米高,我认为如果较大体型的哺乳动物群体要生存下去,它们会随着时间的推移变得越来越小,然而体型缩小和物种灭绝之间的决定性因素将直接与我们改变气候的速度有关。如果地球气候仍然不断升温,大量哺乳动物灭绝是大概率事件。如果我们能减缓气候变化的速度,巨型哺乳动物可能会逐渐适应环境变化,体型逐渐缩小,同时,我也认为已经适应温暖气候的哺乳动物在这个不断进化的世界里会适应能力更强,它们会出现体型缩小,皮毛更薄、更短,眼睛会变小(减少水分损失,因为在较热环境中水分可通过眼睛流失),耳朵变更大(用于身体降温和监听周围的猎物和掠食者),尾巴会变长,因为随着气温升高,每年的炎热季节将增多,蚊虫出现的时间会延长,长尾巴可用于驱赶蚊虫。

  举个具体的例子,非洲象用它们巨大的耳朵保持身体凉爽,它们的耳朵里布满了细小血管,会在天气较热的时候拍打耳朵对血液降温。目前,非洲象已经很好地适应了非洲高温环境,并且体型比亚洲象小,因此未来它们比亚洲象更有可能生存和适应环境。北极熊灭亡命运似乎是注定的,但是马来熊却能适应高温环境,短毛动物(例如羚羊)比长毛动物(例如落基山山羊)的适应能力更强,我认为未来所有寒季哺乳动物都会走向灭绝,生活在温带气候的动物有机会适应气候变化。

  鸟类:我认为未来鸟类会变得越来越大,因为它们活动机动灵活,可以飞抵一个新的区域生活,它们找到食物的机会更大。此外,如果哺乳动物开始逐渐变小,则意味着将有更多的小型动物供鸟类食用。因此,我认为鸟类会变得更大,胸部肌肉更发达结实,有助于拍打翅膀飞往更远地方,我还认为未来蛋壳会变得更厚,避免胚胎受热。

  鱼类:鱼类是很难进行判断的,水需要较长的时间吸收达到新的温度等级,我认为海洋鱼类在未来很长一段时间内将保持相对稳定,然而,由于食物来源的原因,一些较大的鱼类将处于生存边缘。蓝鲸将很难维持其庞大的体型,逆戟鲸、鲨鱼等吞食海豹的大型海洋生物也将面临着生存危机,我猜测未来海豹数量将减少,因此逆戟鲸和鲨鱼数量也会减少。许多深海生物也将面临灭绝,一旦冰盖融化,就不会有下沉的冷水注入海洋,很可能未来深海生物没有太多的时间适应变化,将快速走向灭绝,这可能是致命的灭绝。

  爬行动物:我认为蜥蜴的数量将会数量激增,这些冷血动物非常适合温暖的环境温度,我认为它们未来会茁壮成长,首先,小型蜥蜴物种的数量会大幅增加,我认为它们会开始适应环境并逐渐拥有更大的体型。随着其他物种生存危机逐渐增大,将更更多的昆虫供蜥蜴捕食。此外,如果鸟类变得更大,蜥蜴也会变得更大,这样可以确保蜥蜴不被鸟类捕杀。我认为行动速度变快将成为蜥蜴适应环境的一种能力,如果蜥蜴数量较多,它们会自然选择行动速度变快,身体强壮、行动敏捷迅速能有效躲避鸟类捕食。

  昆虫:人们一想到昆虫就会毛骨悚然,很多昆虫都喜欢湿热天气,如果地球持续升温,更多的冰盖融化,将有越来越多的水吸收热量。当这种情况发生时,越来越多的水将蒸发,地球会变得更加湿润,因此昆虫的数量会快速增加,这将为爬行动物种群提供充足的食物。

  人类活动对地球构成了严重伤害,我相信当前正处于一个大型动物灭绝时期,客观地讲,如果人类灭绝消失,地球上的其他物种会生存得更好。我们破坏了许多自然栖息地,对几乎所有物种进行捕杀,如果被捕猎的哺乳动物(例如:鹿、麋鹿、驼鹿、熊)变得越来越小,人类就会越来越多地捕猎它们。

  如果必须要选择未来体型没有变化的生物,我觉得最佳选择是马蹄蟹,如果你从进化历史角度分析马蹄蟹,会发现它们几乎没有什么变化。就我看来,它们是一种完美物种,它们不会长得很大,因此可以保持固体的饮食结构,马蹄蟹裸露的身体大部分是外壳,起到一定的保护作用,它们栖息在水中,水的变化相对较慢,给予它们充足的时间来适应环境变化。此外,它们的血液非常特殊,似乎具有实验室无法复制的治愈功能,我认为,无论未来地球经历什么,马蹄蟹将是一种神奇的动物,在适应环境方面会表现得非常好。

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所高级教授Jingmai O’Connor

  当我们谈及大规模物种灭绝时,这样的物种灭绝事件通常会持续500万年。我们可以在地质记录中发现这一点,世界各地的岩石记录中存在500万年时间内没有任何生命的现象。换句话讲,当科学家进行地质勘测时,会发现许多古生物化石层,呈现生物多样性,然后突然会发现一个物种灭绝区,这段时期所有物种都消失了。500万年之后,万物复苏,当然出现了一些不同的动物群体。我们讨论的重点是该段物种灭绝期理论上存在“避难所”,意味着某些种类生物一定会存活下来。当外界环境复苏再次恢复时,这些物种的数量又恢复到正常水平,化石记录中没有“避难所”,但我们知道有一些物种在经历大规模物种灭绝事件时幸存了下来。

  6600万年前白垩纪末期之后,大型恐龙都彻底灭绝消失,但有一支鸟类物种幸存了下来,我指的并非是一种鸟类,而是一支鸟类谱系,它们被称为“今鸟亚纲鸟类(Neornithes—crown birds)”,在恐龙彻底灭绝之后,地球物种多样性急剧增大,形成了现今仍然存在的物种多样性。鸟类是陆地上最具多样性的脊椎动物,当大型食肉恐龙灭绝之后,鸟类进化占据了这一生态龛位。古新世时期就是一个很好例子,当时生存着被称为“恐鸟”的大型鸟类,它们不会飞行,而且头骨长度达到1米,它们占据了之前的恐龙地位,成为当时的陆地顶级掠食者。

  我猜测这样的事情可能会再度上演,一旦所有大型捕食类哺乳动物消失,鸟类就会逐渐成为霸主。在没有其他捕食者的情况下,鸟类可能开始在陆地上走动,它们就不必飞行。如果鸟类不需要飞行,它们的体型就会逐渐增大,飞行会限制体型发展,鸟类必须体重轻,才能维持飞行持久性,因为飞行需要消耗许多能量,因此古新世时期出现了恐怖鸟。

  事实证明,我们正在经历第六次大规模物种灭绝时期,这也是第一次由一个物种(人类)主导破坏地球环境造成的大规模灭绝。科学家会提出一个问题:是否高等智慧生物会再次进化?一切都是为了生存,如果我们的智慧导致大规模物种灭绝,那么我认为这种高等智慧对物种延续并不好。我们很可能会将自己消灭了,这样的智力等级不太可能再次提升,尤其是当我们消灭了所有其他拥有智慧大脑的近亲物种,人类的行为就像病毒一样,在宿主体内繁殖,直到杀死宿主,这就是我们当前正在做的事情。当然,我非常热爱人类,人类文明充满神秘,人类可以创造许多新鲜事物。但是人类没有着眼于更远大的前景:我们正在做什么,我们将如何处理自己制造的问题?所以,人类的确达到一定智慧等级,但我们并没有以一种真正的智能方式利用人类智力。

  美国自然历史博物馆赛克勒比较基因组学研究所副馆长杰西卡·韦尔

  地球上所有物种都是相互联系的!你可以想象未来会一些种群数量减少,尤其是一些体型较小、数量庞大的生物,例如:虱子,它们可能会受未来气候和环境的影响。

  人体有多种不同类型的虱子,只要有食物来源,它们就可能会出现多样性进化。但是如果未来人类消亡,那么寄生人体的虱子会发生较明显变化。人们可通过研究人类迁徙来分析寄生虱子出现的变化,但如果人类很少外出活动,他们身体的虱子就会被隔离,在隔离期间,就会积累突变。背景突变在生命中不断发生,但如果你想象一下两个种群被一条熔岩河隔离,那么这两个种群最终会累积突变,这就是一支物种形成类型。

  如果未来鸟类和其他哺乳动物能够幸存下来,谁知道哪些物种会继续为虱子提供食物来源呢?也许虱子的数量会持续增多!

  我认为人类生存的大多数时间聚焦于记录与我们息息相关的物种,人类喜欢四足动物,这与人类肢体有相似之处,尽管昆虫是地球上数量最多的生物,但是人们对它们的评价却很低。世界上有数以万计的飞虫物种,它们的突变率非常快,不断会有新物种出现,据统计,世界上有6000多种蜻蜓,相比之下,白蚁物种仅有2900多种。

  虽然世界万物都不断地进化演变,例如:遭受环境辐射,或者物种多样化演变,但或许我们仅看到的是飞虫演变的冰山一角,或许它们正处于物种大爆炸过程中。特别是在没有人类的情况下,因为我们一直在试图消灭它们,也许昆虫在未来出现物种多样性发展。它们有许多生存策略:吸食动物血液、吃腐烂尸体、以植物为食,部分飞虫可以授粉,或者是掠食性生物。它们分布不同的生态龛位,进化数据表明,昆虫具有较强的存活率。

  美国新泽西理工学院古生物学家、副教授菲利普·巴尔登

  我专门研究群居性昆虫的化石记录,主要是蚂蚁和白蚁,当我们谈论生物进化成功性时,通常谈论3个指标:生物多样性、生物量(总丰度数量)和寿命(一支物种在没有灭绝的情况下存活时间)。

  以群居性昆虫为例,它们的生物量之所以很高是因为它们是群居性行为。仅有一个或者几个个体完成所有种群的繁殖。这不仅意味着它们繁殖高效,也意味着该种群能承受大量死亡。对于一个拥有1000万只蚂蚁的蚁群而言,每天有1万只蚂蚁死亡并不是大事,就像人们清除皮肤死细胞一样。

  那些仅出现非常短暂的生物血统,可能不如那些在岩石记录中出现数千万年、甚至数亿年的生物血统,以白蚁为例,早在1.5亿年前的侏罗纪时期白蚁原始物种就已形成群居行为。化石数据表明,最早的白蚁物种与霸王龙生活在同一时期,但它们的繁衍时期远远超过了霸王龙。

  我们从近期一项全球评估数据得知,白蚁生物量可能与现今所有人类生物量相当。所以它们对环境有非常显著的影响,而且它们自身往往会引起生态系统变化,我们可以联想一下所有以蚂蚁和白蚁为食的生物。

  我认为在很长一段时间内,一旦全球气候转暖,昆虫将生活得很好。昆虫通常趋热,现今我们发现昆虫多样性最高的区域位于热带,生物量最高的区域也是热带。而且如果地球大多数地区成为热带,那么昆虫将在未来数百万年迎来“美好时代”。像蚂蚁和白蚁等生物可能继续出现多样化发展,它们可能遍及地球各地。如果是这样的话,它们可能会间接形成更多的蚂蚁和白蚁捕食者来改变其他物种,或者未来物种可能会加入到1万多种无脊椎动物中,这些无脊椎动物通过模拟蚂蚁或者在蚁群中开发资源谋求生存。

  现今昆虫的最大体型可能会受到限制,因为它们没有肺,只能被动地呼吸,除非它们增加体内氧气含量。但在远古时期,由于地球大气含氧量较大,昆虫的体型很大,翅亚目作为现代蜻蜓的近亲物种,其翼展达到2英尺以上,它们庞大身体与大约3亿年前氧气含量增加有关。地球近代历史经历了古新世-始新世最热期(PETM),这是地球过去5500万年前最热的时期。在古新世-始新世最热期的化石记录中,我们发现了体型巨大的蚂蚁,大小与蜂鸟差不多,它们仅出现在这个时期。关于它们最有趣的事实是,它们是在现今高纬度地区(例如:德国)的化石沉积物中发现的,这表明这些远古巨大蚂蚁能够生活在非常遥远的北部地区,当时该地区气候较温暖。

  现今我们能发现庞大体型蚂蚁的地区只有热带,那些蚂蚁像拇指一般大。我们在考古研究中发现比这种蚂蚁更大的物种,它们也是生活在远古时期非常炎热的地方,这可能不是巧合。因此,如果在未来整个地球温度升高,我们很可能不仅会看到更大体型的昆虫,还能在热带之外的地区看到大型昆虫。

  从化石记录中我们得知,局部灭绝——即局限于特定地理区域的物种灭绝,我们在生物地理学存在许多案例,典型的脊椎动物实例是骆驼,现今仅在非洲、中东和欧亚大陆发现骆驼(生活南美洲的美洲驼是骆驼的近亲物种),但我们从化石记录中知道骆驼实际起源于北美洲。现在北美洲的骆驼已灭绝消失,如果未来出现巨大的气候变化,改变我们现今所知道的生态系统,地球可能仅剩下更小的避难所,仅供昆虫存活下来。预想一下,未来瓢虫仅在格陵兰岛、巴塔哥尼亚岛或者其他气候不太温暖的极端地区生存,这将非常奇特,但也令人感到沮丧。

  另一个有趣的想法是未来某些昆虫可能被另一群昆虫所替代,如果事实证明蜜蜂在未来特别容易灭绝,可能会有其他类型的传粉者填补这些生态龛位,Kalligrammatidae就是一个化石实例,该物种相当于侏罗纪时期的蝴蝶。事实上,Kalligrammatidae与蝴蝶的关系并不密切,而与草蛉虫十分相近,草蛉虫是指晚上会粘在纱窗上的绿色小昆虫,Kalligrammatidae趋同进化形成类似蝴蝶的一些特征,它们的翅膀上有斑点,它们相当于最原始的“蝴蝶”,但最终它们灭绝消失了,近代出现的蝴蝶填补了这一生态空缺。

  美国俄克拉荷马州大学分子人类学与微生物研究实验室博士后研究员亚历克西斯·麦察利维

  我们如何思考未来物种变化不仅能从特定的生物多样性基线发展分析,还可以基于对远古物种演变的认知,通过研究地球历史:温度变化、海平面上升下降、二氧化碳变化,从而分析这些变化情况下生物群落是否变迁、调整或者消亡。

  我们并不需要做出太多推断就可以证明,受人类活动影响,地球将变得越来越热,世界各地海平面将上升,因为之前锁定在冰川中的水逐渐融化。当然,全球转暖趋势会对岛屿国家和地势低洼的沿海地区造成灾难性后果,目前全球海平面逐年升高。

  远古时期海平面也存在一定波动,尤其是在更新世时期(大约280万年前-11700年前),这是一个循环的冰川周期:随着温度和冰盖的变化,海平面也发生了显著变化,从而导致随时间推移,许多岛屿变得越来越大或者越来越小,有时通过“陆桥(land bridges)”将岛屿之间或者岛屿与大陆连接在一起,如果水位较低的话,岛屿之间会相互连接。物种-地区之间的逻辑关系表明,在任何一个给定时间,我们期望更大的土地面积支持更大的物种多样性,通过研究近期海平面变化的历史,可分析出岛屿和殖民地的独特历史,岛屿生态系统是全球重点保护目标,具有一些岛屿生活着区域特有物种。

  我们也可以理解岛屿是物种进化的摇篮,坦白地讲,岛屿环境物种进化发展非常奇特。因此,在一个快进几千年的思维实验中,让我们想象一下由于人类活动导致海平面上升,曾经隔离的岛屿环境,随着海平面升高,岛屿之间、岛屿和大陆连接起来,一些哺乳动物的进化轨迹是否出现变化?

  通过研究现已灭绝的岛屿哺乳动物,科学家提出一种假说——“岛屿法则”,但我更倾向于将其称为“爱丽丝梦游仙境效应”:喝下药水,通常较大的哺乳动物会变小(岛屿侏儒症),吃下蛋糕,通常较小的哺乳动物会变大(岛屿巨人症)。

  长鼻目动物(大象及其相关物种)为我们提供了岛屿侏儒症的绝佳例证,因为它们擅长游泳,曾经登上许多岛屿,例如:加利福尼亚侏儒猛犸,是哥伦比亚猛犸在海平面较低的时候游过海峡群岛繁衍生息的后代,最终加利福尼亚侏儒猛犸仅肩高1.2-2.4米。地中海群岛(包括:克里特岛、马耳他岛、塞浦路斯岛等)历史上曾生活着多样性灭绝侏儒长鼻目动物,有趣的是,考古学家发现的一个头骨,让人们联想到希腊传说中的“独眼巨人”。

  在加勒比地区,大地獭近亲物种到达了古巴和伊斯帕尼奥拉岛,进化了数百万年最终形成猴子和狗一般大小,想象一下依据“岛屿法则”,未来许多物种会发生巨大变化,会出现“小人国”吗?

  遵循自然规律是最佳选择,一方面,由于生存资源受限,体型较大生物会变小,由于它们突然从环境压力、掠夺和竞争中解脱,或者拥有新的生存资源,它们的体型会变得越来越大。但不论何种原因,最终物种进化的结果都是令人敬畏的。

  在中新世时期的加尔加诺岛,这是一个岛屿,而不是半岛,这里生活着巨大怪兽——Deinogalerix koenigswaldi,是一种巨型刺毛鼩猬,现代鼩猬是一种没有刺的刺猬,通常与大老鼠差不多大小,但是Deinogalerix koenigswaldi体型庞大,接近于狗的体型,很可能是食肉动物,而不是食虫动物,附近的撒丁岛在中新世时期生活着一种超大鼠兔。

  在更新世时期的加勒比海岛屿,曾生活着一种巨型啮齿类动物——钝齿鼠(Amblyrhiza inundata),它是豚鼠的远亲物种,体重可达到100-400磅之间。它们主要生活在安圭拉群岛等岛屿,随着海平面上升,许多岛屿面积逐渐减少,无法维持大型啮齿类生物存活。

  岛屿环境有许多“爱丽丝梦游仙境效应”实例,有更多的物种喝药水或者吃蛋糕,这些物种之间影响非常微妙,例如:现今仍存活的海地长吻猬(Hispaniolan solenodon),体型像家猫一般大小,是世界上为数不多的有毒哺乳动物之一,它的体量为1公斤,虽然它们看上去并不大,但却比普通鼩鼱体型大10倍以上。

  不幸的是,在许多情况下,一些怪异岛屿物种灭绝并非是环境变化所致,而是受人类破坏环境所致。因此,在我们预见未来海平面上升所造成的物种孤立和各种进化问题时,我们必然对未来的人类后代繁衍发展产生更深刻的认识,让它们走向进化之路。(叶倾城)

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