似乎没有哪一类鸟兽能像猫科动物这样,带给人类如此复杂的情感。今天我们沉醉于喵星人的各种萌,欣赏狮虎豹的美丽优雅;然而它们身上又总笼罩着一层神秘,甚至一只小猫都能在黑夜中让人不寒而栗。毕竟,我们统治地球不过上万年,还不足以从潜意识中根除对猫科动物的本能恐惧,忘记我们远祖数百万年来的头号天敌。
在如此漫长的时间里,狮虎豹的祖先曾和我们的远祖一同生存进化,不过当时它们的光芒却被另一类大猫所掩盖,那就是拥有锐利长牙的剑齿虎类。它们并非“加强版”的狮子老虎,更不是现代猫科猛兽的祖先,而是属于一条已经消失的进化道路。
左:BBC《与古兽同行》中史前南美洲的刃齿虎(Smilodon populator),它们及其北美兄弟是剑齿虎家族中最著名的成员,在《史前一万年》《冰河时代》等电影以及Discovery、国家地理的科普节目中屡次出镜,夸张修长的剑齿尤为拉风。
右:今年上海科技馆制作的4D科普新片《剑齿王朝》,主角是来自史前甘肃的巴氏剑齿虎(Machairodus palanderi),这是“国产剑齿虎”首次亮相银幕。巴氏剑齿虎的剑齿较短,体型也比刃齿虎瘦高。
剑齿诱惑,四族闯天下
与今天的食肉动物相比,剑齿虎的长牙显得夸张、怪异,甚至有些奇幻感。但自恐龙灭绝以来,哺乳动物的历史却长期伴随着剑齿掀起的血雨腥风,共有4类食肉兽曾将自己的上犬齿演化成了这种壮观武器:
1)4000多万年前(中、晚始新世)的一些肉齿目(Creodonta)成员,比较原始的食肉类;
2)4200—720万年前(晚始新世到晚中新世)的猎猫科(Nimravidae)与巴博剑齿虎科(Barbourofelidae),被统称为“假剑齿虎”(False Sabre-tooth)类,是猫科动物的前辈和表亲;
3)2300—1万年前(早中新世到更新世冰河时代末期)的“真•剑齿虎”,也就是猫科中的剑齿虎亚科(Machairodontinae),通常所说的剑齿虎就是它们;
4)在800—200万年前(晚中新世到上新世末期)尚是一方孤岛的南美洲,还出现了一种袋剑齿虎(Thylacosmilus),虽是负鼠、袋鼠和考拉的近亲,剑齿长度可毫不逊色。
四类剑齿食肉动物的头盖骨:A-剑齿虎;B-猎猫科中的伪剑齿虎(Hoploponeus);C-刃齿虎;D-袋剑齿虎。虽然分类上的亲缘关系并不密切,但它们都拥有细长、弯曲、侧扁的上犬齿。
不同时间、不同类别的动物却在食物链顶端演化出了相似的模样,这要归功于“趋同进化”的作用。只是这剑齿究竟何德何能,让这么多的史前掠食者纷纷为之折腰?
长剑短刀两相宜
当然,如果4000多万年间、至少上百种食肉兽都长着同样的剑齿,那么大自然的创意也未免太贫乏了。已发现的剑齿可分为两类不同形态,也就是“匕首牙”(Dirk-tooth)和“弯刀牙”(Scimitar-tooth)两大门派,在猫科剑齿虎中最为明显。(坑爹的是,这里的“匕首”比“弯刀”要长)
作为典型的“匕首牙”,体大如狮的北美刃齿虎(Smilodon fatalis)是整个剑齿家族中化石最丰富、研究最透彻、影视出镜率也最高的。仅美国加州的拉布雷亚沥青坑就发现了至少2500具骨骸,其中成年个体的上犬齿从齿冠到齿根直线距离均超过20厘米,最长者达26厘米。它们的剑齿细长弯曲,侧面很薄,边缘锋利,如同两把长刀。早期猎猫科的始剑齿虎(Eusmilus)有些种类,体型只有普通家猫的1.5倍,剑齿却可长达8厘米。
位于美国洛杉矶市的拉布雷亚沥青坑(La Brea Tar Pits),是史前北美洲的一个超级动物坟墓,也是古生物学家的圣地。数万年前的冰河期,地壳运动使地下的石油从缝隙中冒出地表,干涸后形成半固态的焦油沥青,常常被树叶或积水覆盖,大型动物陷入后基本是死路一条——在已发掘出的化石中,刃齿虎和恐狼(Canis dirus)这样的大型食肉动物多达数千只,其中许多可能是想捞一笔免费午餐,却葬身于此。图片来源:Dkimages,by Michael Long
至于“弯刀牙”类型的代表如剑齿虎(Machairodus,仅指剑齿虎属)、锯齿虎(Homotherium)等,虽也有过不少高大威猛的成员,但剑齿普遍短一些粗一些,通常不超过20厘米,边缘有明显锯齿,好似牛排餐刀。相比之下,老虎狮子的上犬齿一般更短更粗,多数都不足10厘米长。
对于剑齿的功能,历史上曾有过五花八门的解释,夸张的“匕首牙”尤其让研究者伤脑筋。有人认为剑齿就是当匕首用的,剑齿虎可以闭着嘴、用突出嘴外的剑齿刺穿猎物的厚皮;有人认为剑齿可以划破大型动物柔软的腹部、造成巨大的流血伤口;有人则认为它们只能划开腐烂的尸体。还有一些更加荒诞不经的假想,诸如剑齿可以用作撬开雕齿兽(史前美洲一种大型犰狳类动物)鳞甲的“罐头刀”,帮助爬树,用来吸血,甚至如海象一样在水底掘食。今天看来或许有点“思路广,欢乐多”,不过那时的化石材料与研究手段远不如今天丰富,不应苛求。
连抓带咬,不如推倒来一刀
目前的主流看法认为,剑齿主要是对付大型动物的武器,使剑齿虎可以捕杀野牛、犀类、驼类和甚至大象等老虎狮子难以对付的巨兽。问题是,再大的剑齿虎也是从小个子祖先进化来的,现生猫科中按身体比例上犬齿最大的成员——云豹,也主要捕食小型动物。近年来一些研究也表明,部分食肉动物演化出剑齿,可能并不是挑战大型猎物的结果,而是一开始就选择了另一种猎杀策略。
对狮子来说,成群结队、脾气暴躁的非洲水牛是非常危险的猎物,常常需要两三头甚至更多雌狮共同配合,其中一头咬住水牛的喉咙或口鼻,其他则抓住水牛的背部、臀部让其动弹不得。不过力量更强的雄狮也有单独猎杀水牛的纪录。
今天的猫科动物是哺乳类中最专业的猎手,杀戮技巧相当完善。对付弱小猎物一般是咬后颈、扭脖子,快速致命;对大型食草动物则一般持续咬住其气管或口鼻,让猎物窒息而死。这是一种危险的捕猎方式,比如雌狮猎杀非洲水牛不仅要靠群殴,施展“锁喉杀”还得花上好几分钟,这期间挨上一犄角一蹄子都不是闹着玩的,还经常让水牛挣脱跑掉。孟加拉虎虽能单杀野牛,但仍需要高超的技巧,稍有不慎就可能葬身牛角之下。
那么威风凛凛的刃齿虎呢?说来可怜,它们的血盆大口虽能张到惊人的90度以上,超过今天所有的猫科动物,但下颌却非常脆弱。据测算,刃齿虎的咬力只有狮子的三分之一,比起老虎更是弱爆了。
然而刃齿虎真正的力量不在嘴上。它们颈部、肩部、前肢和前脚爪的骨骼异常粗壮厚重,说明它们活着时是肌肉发达的力量型猎手。把老虎狮子跟刃齿虎摆在一起,就好比男模碰上了重量级拳王或摔跤冠军。与孔武有力的前半身相比,刃齿虎的后腿和尾巴比较短,显得头重脚轻。
科学家推断,刃齿虎等“匕首牙”的猎杀方式,可能是靠埋伏和突袭,在靠近猎物时猛然扑出,先用强壮的前肢和利爪推倒猎物,通过肉搏奋力将其压在身下,到猎物动弹不得后才动用剑齿——不是直接咬,而是颈部发力,精确瞄准猎物喉部,以剑齿锋利的边缘划开动脉和气管,快速放血断气。
刃齿虎的颈部肌肉发达,甩动头颈时可以产生很大的蛮力,像用手臂挥舞刀子一样帮助剑齿刺入大型猎物的喉咙。
比起其他大型猫科动物,这种“稳准狠”的方式消耗能量更少,也更快速、更安全,能减少被猎物弄伤的几率。不过,在沥青坑发现的刃齿虎化石中,也有不少带有骨折、扭伤的前肢或者折断的剑齿,暗示着它们的猎食生活依然充满风险。
吞噬大象的锯齿
巨大的剑齿与强壮的前肢,到底是谁为了配合谁而演化出来的呢?这恐怕是个先有鸡还是先有蛋的问题,重拳与利刃共同成就了剑齿虎,两者缺一不可。
一项研究显示,按身体比例,在史前和现生的多种猫科动物以及“假剑齿虎”中,上犬齿越长的物种,前肢就越粗壮。而在“弯刀牙”类型的剑齿虎当中,生存时间最长的剑齿虎属也有不少强壮威猛、剑齿也很长的种类,只是没有刃齿虎那么极端。
但在洛卡迅剑虎(Lokotunjailurus)和锯齿虎身上,却是另一番造化:它们的四肢相对修长,骨骼较细较轻,头部和剑齿较小,足部扁平,脚爪不能完全缩回。这些其实更接近今天猫科中的速度冠军猎豹,说明它们有着远超“匕首牙”的短跑能力。
当然,剑齿虎类的身体结构毕竟不像猎豹那样高度轻量化,锯齿虎的强壮程度甚至不亚于狮子,前肢尤其发达。有观点认为它们也像狮子一样在开阔地带集群生活,能够奔跑追逐猎物,但很可能是专业的“巨兽杀手”。在美国得克萨斯州的福瑞森汉(Friesenhahn)洞穴中,人们发现了超过30只晚锯齿虎(Homotherium serum)和300余具幼年哥伦比亚猛犸(Mammuthus columbi)的骨骸。
在这幅假想图中,母象奔向一对正在猎杀的晚锯齿虎,但或许已来不及救出自己的孩子。快速奔跑的能力以及能割破厚皮的剑齿,让锯齿虎能在较短时间内完成出击并杀死幼象,甚至还可以把尸体拖到很远的安全地带享用……化石显示它们的身体结构很适合干这种重活。(图片来源:A. Turner and M. Antón, The Big Cats (1996:166) Fig. 5.12)
锯齿虎口中像牛排餐刀一样的剑齿,虽不及修长的“匕首牙”拉风,但更结实耐用,配上咬力强劲的双颌与发达的门牙,能扯裂犀、象等大型动物的厚皮和脂肪。“匕首牙”类型的剑齿虎需要悉心保护自己的剑齿以免折断,锯齿虎却可以毫不顾忌地撕咬猎物的腹部和四肢,造成大量流血的伤口。
化石显示,晚锯齿虎主要捕食2岁左右的幼象,这正是幼象萝莉正太们开始调皮贪玩、时常离开母亲和象群严密保护的阶段,也最容易猎杀。如果象妈妈也会讲故事吓唬不听话的小象,那么锯齿虎恐怕就是故事里最可怕的大Boss吧。
“专职杀手”难逃环境剧变
在2000多万年的时间里,剑齿虎类的化石都要多于其他猫科猛兽,可谓霸业辉煌;甚至直到最早的狮子、花豹和猎豹350万年前出现在非洲,这些后辈很长时间内仍不得不与它们分享同一块猎场。
实际上,正是由于史前大型猛兽的种类比现在多,竞争也更激烈,剑齿的快速猎杀能力是一项重要的生存优势,使剑齿虎类成为自然选择的宠儿。但这同时也成了一条进化死胡同。
首先是生存优势让它们的体型越进化越大,从而偏爱捕食出肉多、回报高的大型食草动物;而大型食草动物要么种群小、繁殖力低,要么在环境变化时有能力长途迁徙,而猛兽由于同类竞争等原因往往只能固守领地,在兽群消失后坐以待毙。
其次,一些剑齿虎种类演化出了超强的力量,同时也付出了身体过重,速度和灵活性下降的代价。比如北美刃齿虎的骨架不比狮子大,但体重即便按保守的估算也有280公斤,超出普通雄狮50%以上;同时期南美的刃齿虎(Smilodon populator)以及晚中新世非洲的卡巴尔剑齿虎(Machairodus kabir)甚至可能大大超过400公斤,堪称史上最重的野生猫科动物。如此沉重的身躯,不仅需要更多食物,也不适合快速奔跑或长途追击,使它们很难跟狮虎豹一样拿瞪羚、小鹿、猴子等机警敏捷的猎物打牙祭。
能人(Homo habilis)从一头巨颏虎(Megatereon)口中抢夺猎物。人类在与猫科猛兽的斗争中逐步由猎物转化为竞争者,直到成为它们的天敌。
在稳定的生态环境下,剑齿虎类可以凭“专家型”生存策略傲视群雄;但当环境变化时,就不如“万金油”的其他猫科猛兽容易适应了。最近200万年,地球一次次在“冰河模式”与“温暖模式”之间频繁切换,有时仅仅一个世纪之内就完成气候剧变;剑齿虎类在这样的猛烈变迁中渐渐招架不住。另外,随着人类进化出了发达的智慧,拥有了石矛、投矛等自然界前所未有的武器,剑齿虎也不再是不可战胜的了。
大约在3万年前的亚欧大陆,1万年前的南北美洲,曾经的天之骄子与迄今最后一个冰河期共同没落。今天我们无法判断,人类是否还能留给地球足够的时间,让大自然推出新一代的剑齿杀手。
来源:我爱古生物
编辑/张艳艳