晚中新世北美大型劍齒虎的研究揭示近緣物種間支系更替的一般規(guī)律

 人參與 | 時(shí)間：2025-12-10 17:35:00
晚中新世北美大型劍齒虎的晚中物種研究揭示近緣物種間支系更替的一般規(guī)律
圖1匕齒獵劍虎Nimravides catocopis頭骨化石
晚中新世北美大型劍齒虎的研究揭示近緣物種間支系更替的一般規(guī)律
圖2獵劍虎NimravidesA-D與舊大陸支系劍齒虎MachairodusE以及近劍齒虎AmphimachairodusF-G頭骨化石對(duì)比。箭頭指示獵劍虎屬?gòu)?qiáng)烈的新世系更犬齒后吻部收縮。
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圖3. 獵劍虎的系統(tǒng)發(fā)育位置
晚中新世北美大型劍齒虎的研究揭示近緣物種間支系更替的一般規(guī)律
圖4 劍齒虎類的生態(tài)形態(tài)空間分布示意圖
晚中新世北美大型劍齒虎的研究揭示近緣物種間支系更替的一般規(guī)律
圖5 新舊大陸支系的大型劍齒虎族演替關(guān)系示意圖。復(fù)原圖系陳瑜繪制。大型
（神秘的劍齒揭示近緣間支地球uux.cn）據(jù)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所：劍齒虎類是叱咤晚新生代的王者，而晚中新世是研究它們多樣性的巔峰。過(guò)去，晚中物種在舊大陸，新世系更尤其是北美般規(guī)東亞地區(qū)發(fā)現(xiàn)過(guò)大量保存完整的劍齒虎類頭骨，因此對(duì)舊大陸的大型劍齒虎演化的脈絡(luò)的認(rèn)識(shí)較為清楚，即從相對(duì)原始而不特化的劍齒揭示近緣間支劍齒虎Machairodus演化出更加特化的近劍齒虎Amphimachairodus。相比之下，研究北美晚中新世大部分的晚中物種武漢包夜美女外圍上門外圍女（微信189-4469-7302）提供全國(guó)及一二線城市外圍模特伴游預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源覆蓋全國(guó)劍齒虎傳統(tǒng)上被歸入獵劍虎Nimravides，其和舊大陸相關(guān)劍齒虎屬種的新世系更關(guān)系曾經(jīng)被多次討論，但限于北美材料較少的北美般規(guī)緣故，一直沒(méi)有得到共識(shí)。美國(guó)學(xué)者，以Larry Martin為代表，傾向于認(rèn)為Nimravides是北美本土特有的一類大型劍齒虎類，以匕齒獵劍虎Nimravides catocopis為代表，和舊大陸的Machairodus-Amphimachairodus是并列關(guān)系。西班牙學(xué)者M(jìn)auricio Antón則認(rèn)為北美的Nimravides catocopis其實(shí)應(yīng)該屬于舊大陸的Machairodus，應(yīng)改名為匕齒劍齒虎Machairodus catocopis，代表晚中新世早期（Hh1，大約900萬(wàn)年）從舊大陸遷徙到北美的一支。雖然Mauricio Antón描述了一個(gè)非常完整的匕齒“劍齒虎”頭骨，不過(guò)遺憾的是Antón在論述這個(gè)觀點(diǎn)的時(shí)候，并未將這個(gè)物種和北美的其他物種，包括獵劍虎的模式種海濱獵劍虎Nimravides thinobates做出有效的對(duì)比，僅僅是根據(jù)匕齒“劍齒虎”和西班牙隱匿劍齒虎Machairodus aphanistus的相似性而做出了屬一級(jí)的調(diào)整，因此論據(jù)尚顯不足。 
為了解決上述問(wèn)題，古脊椎所畢業(yè)生江左其杲在美國(guó)留學(xué)期間拜訪了10多個(gè)博物館和科研院所，以美國(guó)自然歷史博物館大批Nimravides catocopis為核心，并詳細(xì)研究了北美Nimravides的其他屬種，主要是模式種海濱獵劍虎Nimravides thinobates和加氏獵劍虎Nimravides galiani。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)北美的Nimravides catocopis雖然形態(tài)上和歐洲的隱匿劍齒虎Machairodus aphanistus很接近，但是與獵劍虎的模式種海濱獵劍虎Nimravides thinobates更加接近，二者有一些共享的特征，尤其是吻部在犬齒之后明顯收縮，是歐洲隱匿劍齒虎Machairodus aphanistus所不具備的特征。考慮到北美的海濱獵劍虎Nimravides thinobates和匕齒獵劍虎Nimravides catocopis在時(shí)代上也是連續(xù)的（late Clarendonian, ~1000萬(wàn)年），因此科研人員認(rèn)為美國(guó)學(xué)者Larry Martin的觀點(diǎn)更可能是對(duì)的，即北美的獵劍虎Nimravides是獨(dú)立于舊大陸Machairodus-Amphimachairodus的一個(gè)支系。本文第一作者江左其杲最近另外一篇論文也支持這一點(diǎn)，即北美的匕齒獵劍虎Nimravides catocopis出現(xiàn)于北美海費(fèi)里1期，大約900萬(wàn)年前，而東亞和北美晚中新世的生物大規(guī)模交流發(fā)現(xiàn)于海費(fèi)里2期，從750萬(wàn)年開(kāi)始持續(xù)到中新世末，而海費(fèi)里1期目前沒(méi)有任何大哺乳動(dòng)物交流的記錄。這也支持北美的匕齒獵劍虎Nimravides catocopis不是從舊大陸遷徙而來(lái)的，而是由時(shí)代更早、更原始的海濱獵劍虎Nimravides thinobates直接演化而來(lái)的。系統(tǒng)發(fā)育分析也支持這一點(diǎn)，即北美的獵劍虎Nimravides組成一個(gè)單系群。 
在解決上述問(wèn)題后，研究人員著眼于研究新大陸和舊大陸劍齒虎的演替，競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。雖然獵劍虎屬Nimravides是否是北美本土演化的劍齒虎類在過(guò)去有些爭(zhēng)議，但學(xué)術(shù)界比較公認(rèn)在海費(fèi)里3期（Hh3，大約650萬(wàn)年前）開(kāi)始，北美的大型劍齒虎不再是Nimravides類，而是舊大陸遷徙來(lái)的近劍齒虎Amphimachairodus，以科羅拉多近劍齒虎Amphimachairodus  coloradensis和更晚的阿氏近劍齒虎Amphimachairodus alvarezi為代表。過(guò)去認(rèn)為北美的Amphimachairodus和Nimravides沒(méi)有時(shí)代的重合，但是本文第一作者在2021年的論文里面報(bào)道了Amphimachairodus在海費(fèi)里2期（Hh2，大約750萬(wàn)年前）就已經(jīng)出現(xiàn)，并且本文進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在另外一個(gè)化石點(diǎn)Box-T，同樣是Hh2時(shí)代，有Amphimachairodus和Nimravides共存，但這個(gè)化石點(diǎn)的Amphimachairodus的化石數(shù)目要明顯少于Nimravides。這些信息為研究北美地區(qū)本土支系Nimravides被舊大陸支系Amphimachairodus取代的過(guò)程提供了重要的信息。 
研究人員綜合2個(gè)支系的化石記錄分布規(guī)律，形態(tài)學(xué)特征及其功能適應(yīng)，晚中新世的氣候環(huán)境變化的背景，解析了這個(gè)過(guò)程。相比起形態(tài)演化迅速的舊大陸Machairodus-Amphimachairodus支系，北美的Nimravides從1000萬(wàn)年到650萬(wàn)年滅絕前夕形態(tài)變化實(shí)際上很少，主要是體型略微增大，牙齒切割功能稍稍加強(qiáng)。而舊大陸的Machairodus-Amphimachairodus支系則經(jīng)歷了強(qiáng)烈的形態(tài)演化，面部增長(zhǎng)，額頭加寬，下頜頦頁(yè)增大，冠狀突縮小，頭骨關(guān)節(jié)突超出基枕面，頰齒強(qiáng)烈增大并加強(qiáng)切割功能。這些特征都是新大陸支系所不具備的，因此舊大陸在形態(tài)上更加特化。這些更加特化的特征，如面部增長(zhǎng)，和今天的獅子是類似的，更加適應(yīng)開(kāi)闊環(huán)境。近劍齒虎Amphimachairodus在海費(fèi)里2期（Hh2，大約750萬(wàn)年前）和印度熊等諸多動(dòng)物一起遷徙到北美，但是由于北美本土大型劍齒虎的生態(tài)位已經(jīng)被匕齒獵劍虎Nimravides catocopis占據(jù)。這個(gè)時(shí)期，近劍齒虎更加進(jìn)步的形態(tài)特征并沒(méi)有讓它在和獵劍虎的直接競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。而在Hh2-Hh3之交，北美發(fā)生了一個(gè)重要的生態(tài)事件，即C4草原擴(kuò)展。這一過(guò)程中，相對(duì)更加適應(yīng)封閉環(huán)境的匕齒獵劍虎Nimravides catocopis滅絕，而更加適應(yīng)開(kāi)闊環(huán)境的近劍齒虎Amphimachairodus則如魚(yú)得水，成為了生態(tài)系統(tǒng)中的頂級(jí)掠食者。這一研究發(fā)現(xiàn)近親支系之間的取代往往不是在生態(tài)系統(tǒng)中直接競(jìng)爭(zhēng)排擠實(shí)現(xiàn)的，而是在環(huán)境變化性，更加適應(yīng)于下一個(gè)環(huán)境的支系取代其相對(duì)沒(méi)有那么適應(yīng)環(huán)境的近親支系。類似的現(xiàn)象在第四紀(jì)舊大陸真馬的演化取代過(guò)程中也能被觀察到。本文通過(guò)對(duì)頂級(jí)掠食者劍齒虎的支系取代的研究，探討了支系取代的規(guī)律，并且認(rèn)為這一規(guī)律可以被用于大多數(shù)近親支系相互取代的過(guò)程中。 
本文受到青藏高原二次科考項(xiàng)目，中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目和國(guó)家自然基金青年基金資助，古脊椎所畢業(yè)生江左其杲是本文的第一作者，古脊椎所鄧濤研究員為共同通訊作者。 
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004222019095 頂: 4踩: 676