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在1.2万年前到12万年前的更新世晚期,有两种熊在欧洲大陆上生存,一种是杂食性的棕熊,另一种是坚持素食主义的洞穴熊。远古棕熊的后代如今还存活在地球上,但洞穴熊在大约2.4万年已经灭绝了。至今为止,还没有科学家能确切地指出洞穴熊是怎么灭绝的,它的灭绝之谜引发了科学家们激烈的争论。
洞穴熊在4月1日发表于《科学进展》(ScienceAdvances)杂志上的一项新研究,提出了一个新的假说,试图揭开这个谜题。
来自西班牙马拉加大学的生态地质学家博雅·菲盖里多(BorjaFigueirido)指出,有人提出了两个不一定是排他性的主要假设来解释洞穴熊的灭绝:一个是人类驱动的衰退,要么是资源竞争,要么是直接捕杀;另一个是更新世晚期的气候变冷,导致植被衰退,进而引起洞穴熊种群数量的大幅度减少。
洞穴狮和洞穴熊先前的研究表明,至少在10万到2万年前,洞穴熊是草食动物。即使在植被生产力下降的降温期,这些熊也没有改变它们的饮食,仍然坚持素食主义。研究人员认为,这种饮食上的不灵活,加上人类对洞穴避难所的争夺,是导致它们灭绝的原因。
但以上的说法只是推测,研究人员想要更确切的答案。博雅·菲盖里多的团队使用计算机三维模型,分析了不同食物背景下的模拟,以确定它们不灵活的饮食背后是否有生物力学的解释——这意味着在植被资源有限的情况下,洞穴熊无法有效地调整它们的饮食。
洞穴熊的头骨研究人员对洞穴熊的鼻窦特别感兴趣,因为大的鼻窦允许更大的代谢控制,对冬眠期间的生存至关重要。气候变冷可能会迫使动物进化出高度发育的鼻窦,这反过来导致了洞穴熊特有的圆顶头骨出现。当鼻窦系统扩张时,咀嚼的动作可能会对颅骨造成或多或少的压力。这就引出了一个更合理的推测——洞穴熊并非坚持素食主义,而是因为它们的咬合力不足以让它们选择其他食物!
洞穴熊(左)和现代熊(右)的头骨对比从机械的角度来说,头颅‘变粗’可能不是坏事,因为更多的骨头意味着更多的结构强度。然而,研究结果支持这样一种解释:即洞穴熊对窦房系统功能的要求,需要在窦房发育和颅骨强度之间进行权衡。穴居熊副鼻窦的发育导致头盖骨从前额向上和向后扩张,改变了熊头骨的几何结构。
现代熊这种几何变化产生了一种机械上不太理想的头颅形状,很难有效地消除头颅周围的应力,特别是当它们使用犬齿或裂齿时。这两种牙齿对于食肉动物来说非常重要,犬齿是它们刺杀的武器,位于上下两颚后部的裂齿则用于撕咬,如果洞穴熊不能有效地发挥这两种牙齿的威力,它们只能继续选择食草。
当鼻窦系统扩张时,相对于颅骨的大小,它会导致骨骼缩小,从而减少抵抗咀嚼产生的物理力的结构支撑。尽管其他鼻窦扩张的哺乳动物,如鬣狗,似乎已经进化地改变了它们的头骨形状,以有效地应对结构支撑力下降的问题,但洞穴熊头骨显示出与棕熊物种相比的生物力学能力受损。
洞穴熊很明显,洞穴熊在进化中走错了路,最终掉进了灭绝的深渊。当气候变冷,它们进化出更发达的鼻窦系统,这有助于它们冬眠,度过异常寒冷的时光。但气候变冷还会使得植被衰退,像洞穴熊这种史前巨型食草动物,如果选择多样化一点的饮食,这个物种或许还能延续下去,但是它们的鼻窦不允许它们这样做,因此只能走向灭绝了。
洞穴熊骨架