为什么体型越大的生物越容易灭绝有什么科学

本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。在生物进化史上，出现过多次生物体型庞大的时期，比如石炭纪的“巨虫时代”，在这一时期昆虫是整个地球生命史上最大的，还有恐龙时代，这个时期的动物平均体型也是生命史上最大的。即使到了早期人类出现的年代，也有体型庞大的猛犸象、剑齿虎、大地懒等大型的动物。但是，这些动物清一色的都已经灭绝。因此，有人说：体型越大的动物越容易灭绝。这个说法到底有没有科学依据呢？我们简单的来分析一下。首先，我们来看一下这些大型史前生物的灭绝原因我们以巨虫时代和猛犸象、剑齿虎等生物为例，来简单的看一下它们灭绝的原因。巨虫时代巨虫时代是对石炭纪生物的描述，在距今约3.6亿年前，地球上温暖湿润，为陆地上的植物提供了有利的生长条件，所以在这个时期大量的蕨类森林覆盖了地球的陆地。有了足够的植物，就给昆虫们提供了足够的食物。同时大量的植被进行光合作用，改变了大气中氧气和二氧化碳的比例，这让石炭纪的后期成为了地球史上氧气浓度最高的时期（35％），再加上这一时期陆地是缺少食虫类的动物，所以这一时期的昆虫体型变大越来越大，出现了翼展1米的巨脉蜻蜓、体长可达70公分的蝎子等超过种大型的昆虫。因此，巨虫时代的形成与氧气浓度、昆虫缺少天敌以及有足够的食物有着极大的关系。但是好景不长，到了距今约3.05亿年前，这些巨虫们竟然纷纷的灭绝了。这到底是为什么呢？科学家们根据石炭纪的地质层中岩石的变化找到原因，因为在这一时期，发生了两件事：大火和小冰河时期。在距今约3.05亿年前，地球进入了一次短暂的小冰河时期，适应了温暖、潮湿环境的生物被突如其来的冰河期打的一脸懵，由于冰河时期的到来，植物枯萎，昆虫们也没有调节体温的能力。所以大多数昆虫都被冻死。第二是大火，由于当时的石炭纪有大量的森林，而森林最不缺少的就是落叶和枯枝，再加上这一时期的地壳运动较为激烈，火山喷发出的岩浆导致了森林的大火。因此，在冰火两重天下，巨虫时代划上了句号。其次我们再来看看猛犸象和剑齿虎猛犸象和剑齿虎几乎是同时期的动物，从出现时间上看，剑齿虎比猛犸象早了约20万年（剑齿虎最早出现在距今约万年前，而猛犸象则最早出现在距今约万年前），不过从灭绝时间上看，猛犸象比剑齿虎在地球上多活了约多年（剑齿虎距今约1.1万年前灭绝，猛犸象则是在距今约年前完全灭绝）。剑齿虎是整个剑齿虎亚科下所有动物的总称，其中最有名的就是毁灭刃齿虎、短剑剑齿虎、副剑齿虎等等，当然并不是所有剑齿虎都体型庞大，其中副剑齿虎作为最古老的剑齿虎仅与现存的花豹体型相反，而毁灭刃齿虎则有着平均超过公斤的体重，并且它有着总长长达30公分大的上犬齿，即使露在嘴巴外面的部分都有17公分左右，因此，无论是从体型上还是犬齿长度上看，毁灭刃齿虎都是是整个猫科进化史上之最。猛犸象也是一样，在整个的猛犸象家族中，大多数的猛犸象与现存的亚洲象体型相近，但是从目前发现的猛犸象化石看，它们最大的个体体重在8吨左右，超过了现存最大的大象非洲草原象，而且根据生物学家的推断，这类体型庞大的猛犸象的体重极限应该超过了10吨。根据科学的研究发现，猛犸象的灭绝有三个主要的因素：温度变化、近亲繁殖以及人为的猎杀。由于猛犸象生活的时期恰逢冰河时期末期，此时的温度逐渐的回暖，但是身披长毛体型庞大的猛犸象保温的能力很强，却缺乏散热的能力，这导致了猛犸象不得不从欧亚大陆北部和北美北部继续向北迁移（向更冷的地方），但是尽管如此，许多猛犸象还是倒在了迁徙的路上。这导致了猛犸象族群数量的大幅度减少，之后到了北极圈附近之后，这里的温度倒是适宜了。但是，庞大的体型无疑需要更多的食物，而北极圈内的冰层下的植物少得可怜，这让猛犸象的几乎进入了绝境。数量的减少就意味着近亲繁殖的不可避免，再加上当时的人类活跃频繁，对猛犸象的猎杀，终于在距今约年前，猛犸象彻底灭绝了。剑齿虎的灭绝与猛犸象也有着相似之处。首先由于剑齿虎的犬齿太长，在捕猎时，它们的犬齿非常容易折断，所以它们的猎物只能局限于奔跑速度较慢，体型较大的食草动物上，其中就有猛犸象。但是，随着气候的变化，原本为了适应环境才进化出一些御寒特征的食草动物纷纷迁徙或者灭绝，造成了剑齿虎食物的短缺。再加上较大的体型显然需要更多的食物作为支撑，最终导致了剑齿虎的数量骤减。之后，在剑齿虎生存的时期，正值人类的高速进化期，随着人类大脑的不断进化，人类的生态位越来越高，而作为对人类有巨大的威胁的剑齿虎就成为了原始人类的捕杀对象，这与当年华南虎的野外灭绝过程如出一辙。最终，看似威风且统治了地球几百万年的剑齿虎家族正式画上了句号。从以上这几个时期的大型动物的灭绝来看，它们的灭绝确实与体型有一定的关系。而且这些动物的大体型也不是与生俱来的，而是环境造就的。它们大都是在一个时期的结束后才慢慢形成的，因为只有一个时期结束，才有足够的生态位空缺、竞争也相对较少。而作为一些动物来说，它们完全吻合了“柯普定律”，简单的说就是“越吃越大，越大对自己越有利”。为什么说体型越大的动物越容易灭绝？从古至今，陆地上大多数的大型动物都灭绝了，这到底是为什么呢？原因有两点：第一，体型大需求量大上面我们提了一下“柯普定律”，对于不同时期的动物来说，它们几乎站在同一起跑线上，那么，谁能在这场竞赛中脱颖而出呢？历史已经给了我们答案，那就是体型更大的动物。这才有了巨虫时代，体重过百吨的恐龙等等巨型动物。但是，更大的体型就意味着对食物的稳定性更加的依赖。一旦环境发生改变，食物减少，它们无法在短时间内完成体型由大变小，最后只能是饿死。第二，过度的依赖当时的环境巨虫时代是因为当时气候温暖、植被覆盖面积大，而整个的恐龙时代也是温暖、湿润的环境，到了猛犸象和剑齿虎时期，则是长期的冰河时期。也就是说这些动物都是当时环境的产物，它们过度的依赖于当时的环境。一旦环境变化，比如从温暖的环境进入冰河期，或者从冰河期进入温暖的环境，这些动物由于长期处于一种环境中整个身体的特征已经高度契合当时的环境，无法及时的做出改变，最终只能被淘汰掉。我们反观那些与恐龙同时期到现在依然存在的动物，比如鳄鱼、原始的哺乳动物，它们要么有极强的忍饥挨饿的能力，要么体型足够小（原始的哺乳动物与恐龙同行，但是只有老鼠大小）对资源的需要不高，才能在环境的改变中找到自己的生存的方式，从而存活下来。总结从整个地球的生命进化史上看，确实体型越大的动物越容易灭绝，这是因为这些动物一般都是极端的，它们以巨大的体型抢占了主要的生态位，又由于缺乏竞争对手，越吃越大，最终丧失了对环境变化的适应和改变能力，只能成为一代“霸主”。相比较而言，人类的进化无疑是成功的，因为人类的祖先并没有去追求庞大的体型，而是选择了看起来最为鸡肋的大脑进化，正是人类的这个选择，让人类从出现到“霸主”仅用了多万年。

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