為什麼食肉恐龍多為兩足行走,而類似的進化特徵沒有出現在哺乳類食肉動物身上?
這個問題早有人討論過:為什麼很多恐龍用兩條腿走路,而現在大部分哺乳動物用四條腿走路?
哇,這個問題讓我這個恐(非)龍(專)迷(家)來(胡)回(扯)答(淡)。
多圖預警。圖片和資料主要來自化石網論壇。
恐龍兩足行走,這要從它們的進化史說起。
二疊紀大滅絕,合弓綱(哺乳動物祖先)遭到重大打擊,恐龍、鳥類和鱷魚的祖先,主龍類登上歷史舞台。至於蜥蜴和蛇的祖先?早在二疊紀就與恐龍祖先分家了。
今天科學家普遍認為的二疊紀大滅絕過程是這樣的:
在二疊紀曾經發生海平面下降和大陸漂移,這造成了最嚴重的物種大滅絕。那時,所有的大陸聚集成了一個聯合的古陸,富饒的海岸線急劇減少,大陸架也縮小了,生態系統受到了嚴重的破壞,很多物種的滅絕是因為失去了生存空間。更嚴重的是,當淺層的大陸架暴露出來後,原先埋藏在海底的有機質被氧化,這個過程消耗了氧氣,釋放大量二氧化碳。大氣中氧的含量有可能隨之減少了,這對生活在陸地上的動物非常不利。隨著氣溫升高,海平面上升,又使許多陸地生物遭到滅頂之災,海洋里也成了缺氧地帶。地層中大量沉積的富含有機質的頁岩是這場災難的證明。
重點:氧氣含量減少。
而主龍類有什麼優勢呢?擁有氣囊,呼吸高效。這就把咱哺乳類祖先比下去了。當然還有其他一些優點,例如四肢更直立,跑得更快。皮膚缺乏皮腺,有助於保存水分。排出糊狀尿酸,而不是像哺乳類一樣排出尿素溶液,也有利於減少水分流失。
廣義的主龍形下綱包括很多種,咱這裡主要說主龍類,順帶一提其他主龍形類。
圖不清晰,湊合看吧。
主龍類包含兩大分支,一類是鑲嵌踝主龍(Crurotarsi),另一類是鳥頸類主龍(Ornithodira)。
鑲嵌踝主龍就是今天鱷魚的祖先,還有其他滅絕的堅蜥目、勞式鱷目等等,鳥頸類主龍就是恐龍和翼龍的祖先。
三疊紀是大型鱷類統治的時代。最主要的代表是勞式鱷,體型通常為4-8米,是那個時代的頂級掠食者。
勞式鱷
在這種危機四伏的環境下,小型的主龍類進化出更快的逃跑速度和反應能力,是最好的選擇。
對蜥形綱這個脊椎僵硬的類群來說,把整個身體抬起來,用強有力的後肢行走,可以獲得更快的速度。這在那個時代來說,是一種普遍的進化策略,也是主流趨勢。被捕食者如此進化,捕食者當然也是。香港記者跑得快,大陸記者必須要跑得更快,否則搶不到大新聞。
舉幾個例子:
非主龍主龍形類的派克鱷(Euparkeria)(BBC坑爹,非說這是恐龍的祖宗)
鳥鱷科(Ornithosuchus)
波波龍科(Poposauridae)
蘇牟龍科(Shuvosauridae)
它們彼此親緣關係不算近,但是形態都越來越像後世的恐龍。看來恐龍的出現絕非偶然。
還有一些,例如植龍目和鱷形超科(今天鱷魚的祖先),短短的四肢是為了下水。而翼龍,則上了天。三疊紀翼龍。
簡要介紹了一下浩浩蕩蕩的世界潮流,順之則昌逆之則亡。恐龍作為陸地上的最終勝出者,當然也不例外。
鳥頸類主龍分出去翼龍之後,剩下的的恐龍形類(Dinsouriformes)。這個大類包含三個類別,馬拉鱷屬(Marasuchus)、西里龍科(Silesauridae)、恐龍總目(Dinosuaria)。
西里龍科與恐龍總目關係更近,甚至當前對其位置還沒有明確定位,有的觀點認為應該劃分到恐龍總目里的基幹鳥臀目。
來欣賞一下復原圖:
馬拉鱷
西里龍
皮薩諾龍
兔蜥科
進化到這裡,是不是非常像恐龍了?它們生活在三疊紀中晚期,而真正意義上的恐龍在三疊紀晚期才出現。身形小巧、二足行走,是當時進化的必然。鳥頸類主龍比起鑲嵌踝主龍,具有更加靈活的S形頸椎,可能提供了更好的視野。
真正到了三疊紀晚期,最早的恐龍,例如始盜龍,開始出現。
非恐龍恐龍形類,與真正的恐龍差在哪裡呢?是一些解剖學上的差距,以及為什麼如此劃分,我就不懂了。這個需要大神來回答。
例如從西里龍開始,就出現了細小的牙齒,說明了其食性從主龍的肉食性向雜食方向轉變,為恐龍以後食性的分化打下基礎。還有一些恐龍獨有的特徵,例如恥骨的方向,以及肱骨上為附著肌肉的延長的三角嵴,這可能是為了更好得提升運動能力有關。
即使如此,恐龍形類的主龍與鑲嵌踝主龍共享棲息地,仍然是鑲嵌踝主龍美味可口的食物。(恐龍:你等著。)
直到三疊紀末的大滅絕,大型肉食性鑲嵌踝主龍類遭到重創,翼龍、恐龍以及水中的鱷魚等生存了下來。這次滅絕起因是地球氣候的轉變,乾熱轉向濕熱,位於食物鏈頂端的大型主龍滅絕了。陸地生態位大量空缺,給恐龍的繁盛創造了條件。恐龍迅速向著各個方向進化,體型增大,搶佔了陸地上幾乎所有的生態位。在多樣性的分化中,大型植食性恐龍,例如蜥腳類,為了負擔巨大的體重改為四足,角龍、甲龍、劍龍等為了背負巨大的骨板或頸盾,也從站立到四足行走。大型鴨嘴龍幾十噸的龐大體型讓其二足四足並用,而小型鳥腳類,例如腫頭龍,和其他獸腳類恐龍,為了追求速度和視野,繼續保持二足行走的形態。
說完恐龍,再說哺乳類。哺乳類仍然維持四足,可能由於其靈活柔軟的脊椎,四足就能維持非常高的速度。如果不好理解,可以看看你家主子。
哺乳動物柔軟的脊椎非常容易上下彎曲,這就為四足奔跑提供了很大的優勢。兩條腿跑不過四條腿,適用範圍僅為哺乳綱(香港記者難道不是哺乳動物?)。我看其他回答也列舉了獵豹的例子。
至於為什麼哺乳動物脊椎會柔軟,這是從什麼時候開始出現的,以及為什麼會如此進化,對不起,無(我)可(不)奉(知)告(道)。
那些雙足行走的食肉恐龍並非「進化」來的。
恐龍的祖先就是雙足行走的,是一些和普通狗差不多大的小型食肉動物。類似這種:
體型也不大:
後來的那些比較有名的四足行走恐龍多數是因為太胖了,兩隻腳支撐不住才變成四腳著地的,這些基本都是食草類恐龍。你在電影侏羅紀公園裡看到的基本都是這種
當然還有一些食草類恐龍體型沒那麼大,就仍舊保留了雙足行走的習慣,雖說也可以「手腳並用」,但是從骨骼上仍能看出顯著區別。
所以說恐龍的雙足行走根本不是進化出來的,而只是單純的沒胖到必須趴下而已。
四足動物的奔跑速度並不一定比雙足快,那些可以跑的像風一樣的哺乳動物並不是因為它們長了四條腿,而是因為他們有一條柔軟的脊椎。注意看下面兩張截圖:
你可以仔細看一下動物世界,這些哺乳動物在奔跑的時候不是僅僅用四條腿的,它們的脊椎和整個背部都在不斷的彎曲和伸展。蹲踞式起跑主要學習的這種動作,以期利用身體的大部分肌肉提供動力。單單是四腳著地沒什麼用,你看那些鱷魚烏龜都是四腳著地的,也沒見它們能跑多快。而某些可以站起來狂奔的蜥蜴要比它們快得多。
那些體型巨大的恐龍沒有進化出這種能力,四足的食草類根本跑不過雙足食肉類。它們都是依賴巨大的體型,和一些奇葩的武器來抵抗攻擊的。比如一些骨質裝甲,角和尾巴末端長個骨錘等等。而在有著這種能力的哺乳動物面前,掠食者再用雙足行走就根本追不上那些吃草的了。所以現在那些需要靠跑這種原始策略來捕食的動物幾乎都是四足奔跑了。
另外一些雙足行走的掠食者,多數都是鳥類。作為恐龍的後裔,鳥類很好的保存了雙足行走的特性。但它們主要靠飛的,而不是跑。新生代有些鳥也算是掠食者,比如這種:
這種看著就很霸氣的很早以前就滅絕了。它們基本和鴕鳥差不多大。雖說是掠食者,但也只是抓一些小型的哺乳動物。其它的雙足哺乳動物幾乎都不靠奔跑來獲取食物了。比如人。袋鼠主要是靠跳的,而不是跑。它們跳起來速度也挺快的,大概能跑到70KM/h。鴕鳥也差不多,但它們都不算掠食者。
恐龍屬於爬行動物中高度特化的一支了。
哺乳動物是由較早期的、仍保留著一些兩棲綱特徵的爬行動物演化而來。
鳥類是由較晚期、特化的爬行動物演化而來。很多學說認為鳥類是由某些恐龍演化而來。
哺乳動物並不由恐龍演化而來。它與恐龍在進化樹上更像一個基點伸出兩條並行的線。因此恐龍在分岔點後特化的一些特徵,哺乳動物不會具有。
關鍵在於尾巴
食肉恐龍又粗又長的尾巴可以使其在兩足奔跑時具有相當的速度和平衡性
而哺乳動物基本上沒那麼大的尾巴,兩足奔跑的話要麼身體直起來(像人類),這樣會遭到較大的風阻,人類捕獵也不是靠速度跑贏獵物的
而身體不直起來的話重心就會前傾,難以把握平衡
恐龍兩腿跑的快,站的高,哺乳動物四足是因為哺乳動物四條腿有更強的運動能力,獵豹最高時速已經超過110km/h。恐龍的脊柱不能前後彎曲,不能像哺乳動物一樣奔跑跳躍。想像一下鱷魚四條腿奔跑,或許叫快走更合適,顯然不能像哺乳動物一樣跑。
孕期重心
其實準確說來,恐龍的直立行走全靠尾巴平衡,身體和地面是平行的。哺乳動物腰帶結構和恐龍不同,且沒有那麼大的尾巴,唯一的直立方式是像人或袋鼠一樣軀幹垂直地面站立。
1、食肉龍要有速度,體型偏小
2、食肉龍多半體型較小兩條腿跑有助於把脖子伸出去,也就是把嘴伸出去
3、食草龍的食物多在地上,我的食物要是在地上我也趴著吃
4、草不會跑,不用追
5、為了避免被食肉龍攻擊,要麼加敏捷,要麼加防禦,顯然爬行類動物更傾向於加防禦。
我猜應該是:
1. 四條腿跑得快,無論捕食還是逃跑都有優勢;
2. 直立行走容易暴露自己;
3. 重心太高遇到危險難以快速反應,你看短跑運動員不都是蹲踞式起跑嗎?
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