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北美洲为什么没有狮子老虎?

  历史上,猫科动物在北美大陆消失达数百万年之久,这个谜团终于被破解了。

  今天美国俄勒冈州东部,是一片高原荒漠。这里的大部分土地上长着矮矮的草或灌木,被陡峭的小山丘点缀着。对于喜欢藏身、伏击猎物的猛兽来说,这里没有什么地方可供蹲伏,也没有什么树木可供攀爬,实在不是适合它们生活的地方。

  但是,早在3500万年前,这一带覆盖着茂密的丛林,并成为猎猫科动物(与猫科动物有着共同祖先,并在大约5500万年前分离出来的一种猛兽)领土的一部分。

  化石记录表明,在超过1200万年的时间里,猎猫科动物已知的10个属中,有7个居住在北美大陆,分布在从南到北的广阔区域。然而,奇怪得很,大约在2300万年前,它们消失了。化石记录表明,在接下来的650万年里,北美大陆上没有任何猎猫科或猫科动物;直到1650万年前,猫科动物才在这块大陆上重新繁衍起来。北美大陆的这一段“无猫期”,长期以来一直让古生物学家困惑:是什么导致了它们的消亡?又是什么让它们重新繁衍?

  猎猫科与猫科动物的异同

  猎猫科动物是历史上一类已经灭绝的动物,它们曾经广泛地分布在北美洲和欧亚大陆上。猎猫科动物与猫科动物有着共同的祖先,但现在地球上现存的只有猫科动物。现存的猫科动物包括陆地上最凶猛的一些动物,如虎、豹、狮、猞猁,以及相对温顺的野猫、家猫等。

  在分类学上,猎猫科动物起初被归为猫科,因为它们与猫科动物有一些关键特征是共同的。比如,它们的嘴前面都是锋利的犬齿,后面是刀刃状的臼齿,这些都很适合用来咬杀猎物。它们还有可伸缩的爪子和有助于平衡的尾巴。

  然而,到了1880年,古生物学家注意到,出土的化石显示,猎猫科动物的一些特征,如它们的内耳和牙齿的某些结构,与猫科动物有所不同。更重要的是,它们不像猫科动物那样用脚趾走路,而是像熊那样整个脚掌着地。它们的后爪有五个脚趾,与所有猫科动物的四个脚趾不同。

  此后两个世纪,猎猫科动物到底属不属于猫科这个问题一直被争论不休。最后,在1980年代,古生物学家通过研究这些动物的进化谱系,确认它们应该自成一科,即“猎猫科”。

  猎猫科动物的兴与亡

  尽管如此,猎猫科动物这种看似猫科动物但又不属于猫科的动物,它们在生态系统中扮演的角色与今天的猫科动物大致相同。

  生活在北美的猎猫科动物有各种各样的尺寸。古剑齿虎,大约有1米高,看起来像一只长身的猎豹。猎猫,大约有半米高,分布在整个北美洲西部。矮剑齿虎是最小的,它的身材与现代山猫相似,大约是家猫的两倍。

  其他家族成员的活动范围从落基山脉延伸到北美洲的西海岸。它们包括须齿兽,以及伪剑齿虎和恐齿猫。恐齿猫一直存在到大约2300万年前,是猎猫科动物中最后的已知幸存者之一。另一种是狄纳兽。

  然后,北美大陆的猎猫科动物突然就消失了。由于此前并无猫科动物在北美大陆活动,所以一俟猎猫科动物消失,整个大陆就进入了“无猫期”。目前人们认为,北美大陆的“无猫期”持续了大约650万年。尽管未来随着新化石的发现,时间可能会缩短,但这段“无猫期”的存在应该是一个不争的事实。

  火山爆发,环境剧变

  猎猫科动物是如何从在整个北美广泛分布到消亡的?一种理论认为,火山活动起到了一定的作用。

  猎猫科动物化石在落基山脉以东被大量发现,在它们的鼎盛时期,它们脚下的大地正在经历重大变化。从大约5000万年前到2500万年前,一个被称为“法拉隆”的古大洋板块在北美洲底下扩张。当法拉隆板块与太平洋板块在北美大陆的西部边缘相遇时,结果是爆炸性的。在现在美国的科罗拉多州、犹他州、内华达州和更南边的墨西哥,出现了几十次大的火山爆发。其中最大的一次发生在大约2800万年前,在科罗拉多州形成了卡尔迪拉火山,其最宽处达75千米。卡尔迪拉火山喷出的5000立方千米火山灰覆盖了该地区。作为比较,1980年美国华盛顿州圣海伦斯火山的爆发仅喷出2.5立方千米的火山灰。

  卡尔迪拉火山爆发之所以有这么大的威力,可能部分是由于其岩浆中富含二氧化硅。更多的二氧化硅使岩浆具有更高的粘性,而我们知道,液体粘性越大,越容易将气体困在里面,所以这可以帮助捕获更多的硫和二氧化碳。然后,当熔融物质上升,压力骤减时,气体以爆炸的方式被释放出来。在卡尔迪拉火山周围方圆至少150千米范围内,一切生物都会被滚烫的火山灰所杀死。除此之外,上升到大气层中的火山灰会在一两年内久久不散,遮挡和反射了阳光,使地面气温骤降。

  这对动植物来说是毁灭性的,猎猫科动物也不例外。作为证据,一些保存得最好的猎猫科动物化石,就来自富含火山灰的地点。

  但猎猫科动物全部灭绝并非只因火山爆发。因为在一些没有火山灰的地区也发现了它们的化石。所以,它们的完全灭绝应该另有原因。

  高度专门化,走进死胡同

  如果火山活动没有灭绝它们,那么导致它们完全灭绝的又是什么原因呢?

  科学家研究发现,从大约2300万年前开始,在北美大陆出现了一个大规模的寒冷和干燥时期,森林让位给了草原。这使得作为猎猫科动物食物的动物们逐渐走向灭绝,可以想见,作为掠食者的猎猫科动物自然也很快步其后尘。

  猎猫科动物完全灭绝,也有它自身的原因。

  在进化上,猎猫科动物就处于极为不利的地位。它们已经进化成高度专门化,几乎完全依赖肉食的动物。它们的嘴,前端有刀状的犬齿,用于刺杀,下颚可以使嘴打开到90°,以便更好地刺穿猎物。在犬齿两边,是一对锋利的三角形肉齿,可以像拼图一样咬合得严丝合缝。这些牙齿就像可怕的剪刀,当相互滑动时,下牙与上牙磨擦,可以利索地将猎物的肌肉切断。

  这种高度的专门化,其好处是,使得它们所向无敌,但坏处是,一旦环境发生剧变,就不容易重新适应,往往会走进进化的死胡同。我们知道,即使在今天,拥有一套更通用的牙齿也是各种大型食肉动物生存的优势。譬如,黑熊的牙齿就没有那么高度专门化,所以黑熊可以吃任何东西,甚至可以吃食物垃圾。

  猎猫科动物的后继者

  当然,有一些证据表明,后来,北美的猎猫科动物到了晚期,也已经开始改变自己,来适应变化了的环境。这一点,我们在最后灭绝的猎猫科动物之一——狄纳兽身上可以看到。随着茂密的森林让位给草原,它们需要跑得更快、跑得更远来捕捉它们的猎物。狄纳兽似乎具有与我们今天在猎豹身上看到的类似形态。它的头骨以一种类似的方式倾斜。因为对于适应高速奔跑的动物,它们需要把眼睛放在一个更容易看到前方物体的位置。狄纳兽也有比其他动物更大的鼻腔,使它在奔跑时能够吸入更多的氧气。但即使有了这种进化,看来也是不够的。所以,在2300万年前,北美洲的猎猫科动物就全部灭绝了。整块大陆进入“无猫期”。

  然后,在大约650万年后,当初灭绝它们的寒冷气候,倒是为欧亚大陆的猫科动物(生活在欧亚大陆的猎猫科动物此前也已经灭绝)进入北美洲创造了条件:随着两极冰川的增长,海平面下降,连接西伯利亚和阿拉斯加的白令海峡常年冰冻,形成大陆桥。欧亚大陆上的一种猞猁般大小的猫科动物——假猫,穿过大陆桥,进入北美洲,并在那里不断扩大的针叶林中繁衍生息。而北美洲针叶林本身,也很可能是通过大陆桥,从欧亚大陆迁移过去的。另一种被称为巴博剑齿虎的猫科动物也来到了这里。

  这些猫科动物的到来,最终结束了北美洲的“无猫期”。大约500万年前,巴博剑齿虎灭绝了,但假猫幸存了下来。它们被认为是现今所有猫科动物,从老虎、狮子到家猫的共同祖先。

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