體型一直是人類了解生物的重要特征，它的大小演化有著怎樣的奧秘？近日，由中國科學院南京地質古生物研究所領銜的中美聯合研究團隊在《科學進展》發表最新研究成果，首次揭示了三葉蟲的體型演化與古海洋氧化程度存在顯著關聯，為理解生物體型變化的驅動機制提供了新的關鍵證據。
氧含量影響三葉蟲體型演化
作為古生代早期海洋中的代表性無脊椎動物，三葉蟲因演化速度快、物種多樣性高、體型差異也大，是開展無脊椎動物化石體型演化研究的絕佳對象。此次中美研究團隊歷時5年，通過收集1091個三葉蟲屬的4732標本，建立了全球最完整的寒武紀-奧陶紀三葉蟲體型數據庫。
他們發現：在海洋缺氧時期，三葉蟲體型較小，而氧氣較為充分時期，三葉蟲的體型也較大。這種相關性揭示了氧含量對生物體型的深遠影響，為古環境與生物協同演化研究提供了重要借鑒。
同時，特別值得注意的是，三葉蟲體型衰退較生物多樣性崩潰提前數百萬年，表明頂級捕食者可作為環境惡化的早期預警指標，反映古生態系統的崩潰存在“自上而下”的級聯效應。
二疊紀出現有趣轉折
時間來到泥盆紀晚期，那時大氣中氧含量升至現代水平的20%左右，卻引發了大滅絕事件：盾皮魚綱滅絕、三葉蟲衰退、珊瑚礁崩壞，海洋生態系統結構性解體。之后，在石炭紀時期，雖已形成35%的高氧環境，但頂級捕食者——離片椎類兩棲動物（如蛙類、蠑螈、蚓螈等）的體型最大僅2-3米，遠小于后世恐龍。
在脊椎動物“征服”陸地過程中，誕生了以羊膜卵為繁殖器官的羊膜動物，合弓綱和雙孔類是其下兩大分支。合弓綱為后來哺乳動物的崛起奠定了基礎，而雙孔類則包含了爬行動物、鳥類等類群。到了二疊紀時期，盡管大氣中氧含量降至15%，合弓綱和雙孔類卻實現體型突破。這得益于羊膜動物呼吸系統革新（完善肺結構）和以種子植物大范圍傳播“輻射”帶來的陸地生態系統復雜化。
從以上案例，我們可以找到共同點：氧含量雖是體型演化的重要參數，但生理適應性和生態壓力同樣起著關鍵調控作用。
多重因素作用的結果
科學家把動物巨型化特征歸結為：高效的呼吸系統、充足的食物供給和適應巨大體型的骨骼構造。這些特征在三疊紀晚期也尚未完全成熟。
直到進入中生代中后期，此時的大氣中氧含量已與現代相近，出現了諸如體長超30米的梁龍等蜥腳類恐龍、體重達8噸的暴龍等獸腳類恐龍、翼展超10米的風神翼龍。
為什么這一時期會出現動物的巨型化？這是由于主龍類通過肺結構的完善等提高了氧的利用效率，而且這一時期植物的繁盛豐富了動物營養來源，進而對體型演化產生影響，再加上中生代的溫暖氣候（較現代高6-8℃）可能提升了動物的代謝率。
總之，從無脊椎動物三葉蟲到恐龍等巨型脊椎動物，它們的演化歷程展現了動物體型演化是多種因素復雜“互動”的結果，也為預測當代氣候變化下的生物響應提供了關鍵參照。
（作者系中國科學院南京地質古生物研究所研究員）
本文鏈接：生物體型為啥會變http://m.sq15.cn/show-11-21126-0.html
聲明：本網站為非營利性網站，本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。
上一篇： “車厘子有毒”的流言與真相
下一篇： 毒液堪比硫酸！如何防范隱翅蟲