很多人可能好奇过,哺乳动物为什么选择哺乳+胎生的生存策略?
早期的哺乳动物是产卵的,这点只要看看现存的单孔目(鸭嘴兽和针鼹)就知道了,但是哺乳动物的卵是革质卵。
革质卵俗称软壳蛋,它没有主龙类那种硬壳蛋的保护性,不仅容易受到捕食者窃取,也容易失水和感染细菌。
最初的“乳汁”大概率不是用来哺育幼体的,可能就是为了弥补哺乳动物革质卵的不足。
哺乳动物的祖先可能通过一些腺体分泌出保护性的液体来包裹住卵,让卵在外部环境中保持湿润的同时起到抗菌的作用。
但是渐渐的,这些腺体变成了乳腺,分泌出可以喂养幼体的乳汁,这种转变最大的好处就是母体再也不用当心幼体的食物问题了。
哺乳的策略,让哺乳动物可以不用选择在特定季节产仔,即便食物短缺的冬天也能产仔,只要囤积脂肪就好了;也不用特意去收集幼崽能吃下的食物,自己能吃下就行了——最后将其转化成乳汁就好。
所以,在哺乳动物演化史上,实际上哺乳的特征比胎生更早出现,而且这种具有显著优势的特征被哺乳动物早早的保留了下来。
至于胎生,这个特征还是比较能说明一点,就是哺乳动物的祖先过去的生存环境不咋地!
但也正是因为通过胎生适应了恶劣环境,哺乳动物才在6600万年前地球副本刷新的时候抓住机会崛起了。
除了那些产硬壳蛋的主龙类外,其实羊膜动物演化出胎生(或卵胎生)是比较容易的,因为羊膜卵本身已经具备幼体发育的全部了,将卵留在体内需要的改变不会太多。
所以,哺乳动物并不是唯一胎生的脊椎动物,这一特征在羊膜动物历史上无数次独立演化。
不过,大多数都是在恶劣生存环境下做出的选择。
对于羊膜动物而言,除哺乳动物外的胎生(或卵胎生)物种大多都出现在高纬度地区和高海拔地区。
寒冷驱使动物将卵保留在体内发育是可以理解的,因为卵的孵化需要较高的、且相对稳定的环境温度,寒冷的地方很难提供孵化条件,而母体的环境则相对可控得多。
这是关于胎生(或卵胎生)演化的一种解释——被称为冷气候假说!
除了寒冷之外,其它一些不利于卵孵化的环境也会促使雌性将卵保留在体内,如极度干旱的沙漠环境。
另一方面,除了这些地球自身带来的环境之外,还有一种情况也会促使雌性动物将卵保留在体内发育,就是生活在极高的捕食压力下。
不仅羊膜动物,许多鱼类也演化出胎生(或卵胎生)的特征,著名的有孔雀鱼,以及进行“腹中竞技场”的沙虎鲨。
△ 沙虎鲨肚子里的幼体在战斗
鱼类胎生(或卵胎生)的演化大多时候就是因为捕食压力(也有一些是因为生活在极端的深海中)。
在危机四伏、捕食者极多的生态位中,很难找到隐藏卵的地方,把卵排在任何地方都是非常危险的,都会分分钟被吃掉,只有留在体内相对可靠。
这是胎生(或卵胎生)演化的另一种解释——环境压力假说。
哺乳动物为什么最终选择胎生?
哺乳动物和恐龙是差不多时间出现的,都在晚三叠世时期出现,但是恐龙在三叠纪-侏罗纪大灭绝(第四次大灭绝)之后迅速多样化,牢牢占据陆地霸主地位。
而早期的哺乳动物就没那么幸运了,虽然也多样化,但是只能避开恐龙讨生活。
比如恐龙喜欢白天活动,早期哺乳动物就偏向夜行性;恐龙把地面的空间占尽,而哺乳动物则挖洞讨生活;恐龙的体型很大,而哺乳动物则体型很小。
可以说,早期的哺乳动物就是在极高的捕食压力下生存的,所以它们有演化出胎生(或卵胎生)前提条件。
中华侏罗兽(Juramaia sinensis)是目前已知最古老的胎生(也可能是卵胎生)哺乳动物,它的化石是2009年在辽宁发现的,生活在在1.6亿年前的晚侏罗纪时期,体型很小,只有13克左右,它牙齿和骨骼和现存胎盘哺乳动物相似,因此被判定为最早的真兽类。
△ 中华侏罗兽化石及其复原
这个时间段正是恐龙最繁荣的时期,哺乳动物开始转向胎生,也就比较合理了。
已知最古老的、确定拥有胎盘的哺乳动物是攀援始祖兽(Eomaia scansoria),也是在辽宁发现的,它们生活在1.25亿年前。
△ 攀援始祖兽化石及其复原
古生物学家并没有发现攀援始祖兽的胎盘,但是他们确定它已失去了耻骨上骨,这是一组用来支撑育儿袋,以及限制腹部扩张的骨头,没有这组骨头,意味着它肯定不会产卵和拥有育儿袋,只能胎生。
在过去很长的时间里,产卵的、有袋的、胎盘的哺乳动物都是谁也没法完胜谁,它们都在恐龙的阴影下讨生活,找到了自己的生态位。
但是6600万年前,一颗小行星撞击了地球,引发了白垩纪-古近纪灭绝事件(第五次大灭绝),陆地上体型较大的动物都灭绝了,小动物们站在了同一起跑线上。
每次灭绝事件其实都持续了很长时间,白垩纪-古近纪灭绝事件至少持续了数千年,甚至是数万年,在这个时间里,地球气候整体是非常寒冷的。
我们前面提到过胎生有利于在寒冷的环境中生存,所以那些胎生的哺乳动物在这次灭绝事件中抓住红利期迅速崛起,取代了恐龙,以至于我们现在看到的大部分哺乳动物都是胎生的。