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挑食是如何导致巨齿鲨灭绝的

在人类和早期灵长类动物之前,在恐龙之前,甚至在树木之前,就有了鲨鱼。鲨鱼已经存在了超过 4 亿年(尽管究竟多长时间仍然存在争议)。

它们在五次大灭绝中幸存下来。

但是很久以前的鲨鱼和我们今天看到的不同。

事实上,我们对它们的长期演变仍然知之甚少。本周早些时候发表在《当代生物学》杂志上的研究表明,过去 8300 万年来鲨鱼的进化是如何受到饮食偏好和气候变化的驱动——导致我们今天看到的多样性。

事实证明,对猎物挑剔是鲨鱼玩的冒险游戏。

生物学中更奇特的模式之一是,非常密切相关的活体动物目具有非常不同的物种数量。一个显着的例子是鲭鲨(Lamniformes 目)和地面鲨鱼(Carcharhiniformes 目)之间的物种数量差异。

这两个目共享近 1.7 亿年的进化历史,并且都在世界各地发现了物种。然而,今天已知的 Lamniformes 仅 15 种(包括大白鲨),而 Carcharhiniformes 则有 290 多种(包括双髻鲨、虎鲨和珊瑚礁上发现的许多物种)。

但是为什么有些鲨鱼的命令会茁壮成长,而另一些则会减少呢?为了找到答案,我们求助于化石记录。

化石记录显示,史前时期的鲨鱼物种与今天活着的物种有着截然不同的模式。在大约 6600 万年前的“恐龙时代”结束之前,在白垩纪末期,Lamniformes 比 Carcharhiniformes 更加多样化。

为了研究这种转变,我们研究了过去 8300 万年来鲨鱼牙齿形状的变化。

为什么是牙齿?

与它们柔软的软骨骨骼不同,鲨鱼的牙齿由一种叫做“釉质”的物质组成,这使得它们非常坚硬。鲨鱼还会不断长出新牙,这意味着它们的牙齿提供了几乎连续的化石记录。

幸运的是,鲨鱼牙齿的形状也提供了丰富的饮食信息。例如,吃鱼的鲨鱼可能有尖而窄的牙齿——通常有多个尖头,以增加捕捉光滑猎物的机会(见下面的灰鲭鲨,主要是硬骨鱼专家)。

相比之下,专门捕猎海豹的鲨鱼更有可能拥有宽阔的牙齿,这些牙齿可能带有锯齿以帮助切割。我们在最新研究中关注的正是这种牙齿形状的变化。

通过检查 3000 多颗牙齿,我们发现牙齿形状随时间的变化与白垩纪末大灭绝期间和之后发生的环境变化之间存在明显联系 – 同一事件消灭了大约 6600 万非鸟类恐龙几年前。

很多鱼,但鲨鱼可能很挑剔

在白垩纪,当海扇目更加丰富时,许多鲨鱼物种生活在当时很常见的内陆海域。一个例子是西部内陆航道,它将北美分为东西“次大陆”。

然而,在白垩纪末期,这些内海开始消失。海平面降低并暴露了整块陆地。内海今天很少见(里海就是一个例子,但它也在消退)。

这些海洋生态系统的减少导致野生动物的大量丧失,包括海洋爬行动物和头足类菊石(鱿鱼和章鱼的近亲),许多白垩纪的层状目目动物捕食它们。

结果,许多Lamniformes遭受了灭绝。另一方面,具有更广泛饮食的 Lamniformes 在灭绝事件中幸存下来——正如 Carcharhiniformes 一样,它们也倾向于具有更广泛的饮食。

为什么梅格失踪了

类似的事件可能发生在几百万年前,发生在已知的最令人敬畏的羊齿鲨之一:巨齿鲨(Otodus megalodon)上。巨齿鲨是现存最大的掠食性鲨鱼物种。

巨齿鲨确实是一种强大的捕食者,生活在大约 4 到 2300 万年前的中新世和上新世早期。根据它的牙齿形状,它很可能专门吃鲸鱼,当时鲸鱼种类繁多。

我们的研究结果表明,它生活的时期也是 Lamniformes 的一个转折点,具有创纪录的低牙齿差异(形状变化量的损失)。

虽然仍然很难知道巨齿鲨灭绝的确切原因,但很可能是它的特殊饮食,其中可能包括巨型抹香鲸利维坦 melvillei,使其处于不利地位,因为中新世和上新世期间的凉爽气候导致其偏好的饮食发生变化.

概括地说,似乎特殊的饮食,例如巨齿鲨和一些白垩纪的唇形目动物,可能使这些物种面临更大的灭绝风险。

今天的物种

那么这对现代鲨鱼意味着什么呢?

通过研究现代 Lamniformes 的胃内容物,我们发现大多数物种倾向于以特定的食物组为食。长尾鲨和鲭鲨主要以硬骨鱼为食。姥鲨只吃浮游生物,而成年大白鲨则主要以哺乳动物为食。

由于过去条形目动物的多样性要大得多,我们的研究表明,今天生活的条形目动物的多样性低很可能是重复灭绝事件的结果。

相比之下,现代和过去的真鱼形目在饮食上更加灵活。他们还直接受益于过去 5000 万年珊瑚礁的扩张。

由于化石记录提供的重要生物学见解,我们现在有证据表明饮食专业化和对环境变化的适应性可能推动了过去 8300 万年鲨鱼的进化——导致今天的 Lamniformes 和 Carcharhiniformes 物种数量不平衡。

但未来会怎样?虽然很难确定,但对 Lamniformes 来说,这个消息并不好。在剩余的 15 种物种中,有 5 种被国际自然和自然资源保护联盟列为“濒危”或“极度濒危”。另外五个被认为是“脆弱的”。

Lamniformes 也大多是具有特殊饮食的海洋物种,因此特别容易受到长期过度捕捞和栖息地破坏的影响。由于我们的结果表明饮食和猎物的可用性是现代鲨鱼多样性的主要基础,我们认为这也可能决定它们未来的生存。

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