知乎万赞：为什么史前动物巨大，而现代动物都不是很大？

源济

知乎万赞：为什么史前动物巨大，而现代动物都不是很大？

知乎高赞  2022-09-07 07:00 Posted on 广东

提到史前动物，人们的第一印象往往是体型巨大。

在吨位面前，好像现在的动物在「前辈」们面前都「抬不起头」。

事实真的是这样吗？造成这种情况的原因是什么？

 为什么史前动物巨大，而现代动物都不是很大？

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这个问题实际上是不准确的，地球历史上出现过最大的动物就是现代也能见到的：蓝鲸。

 

 

蓝鲸体长 33 米，体重可达 180 吨，体型可以大约和一架波音 737 客机差不多大。

 

当然，这个问题有一定争议，但是就算有争议的其它生物比如易碎双腔龙，也差距不太大，最大的卫星也就是 200 吨。

 

事实上哺乳动物整体处于历史最大时期，除了陆地哺乳动物在第四纪大冰川时代（距今百万年这个级别）有一些像猛犸象这样的更大体型的动物，整体来说哺乳动物比中生代和古生代时期长的都大，大得多。

 

另外提到古生物，我们也可以提一下植物和真菌，目前没有证据现在的植物和真菌长得比古生代和中生代时期小，有兴趣可以了解一下重达 1500 吨的雪曼将军树和覆盖 8.2 平方公里相当于 1100 个足球场那么大的大蘑菇。

 

我们通常认为新生代出现的乔木是整个地球史上最大的植物。

 

小结一下：当代最大的动物并不比任何史前时期的动物小，具体来说，海洋哺乳动物处于史上最大时期，陆地哺乳动物最大的时期应该是第四纪大冰川时期。

 

当然，任何时期的陆地上的哺乳动物，的确都不如爬行动物鼎盛的中生代恐龙大。

 

那么真正史前动物更大的是哪几类呢？

 

1、鱼类

 

众所周知，现存最大的鱼类是「鲸鲨」，可以长到 20 米，十几吨重，其实也很巨大了，鲸鲨可能也是历史上最长的软骨鱼。

 

比较出名的古生物大鱼自然是巨齿鲨，十几米，体长不如鲸鲨，但是体重可以高达 40 吨，应该是最大的软骨鱼。

 

 

而考古发现最大的硬骨鱼是利兹鱼，体长可以达到 27 米，体重也是 40 吨，猜测在海洋环境下，鱼类的体重极限可能是 40 吨。（此处有争议，有人认为利兹鱼不到 10 米，最新研究认为最大大约 16.5 米，也就是和鲸鲨差不多大）

 

 

即使不考虑争议的可能性，整体来说现存的鱼类和古生物鱼类差距没有那么大，也就是现在的鱼并不比史前存在的鱼整体小。

 

但是史前应该有一些已经灭绝的鱼种，比目前现存最大的鱼种还要大，我们猜测这些顶级鱼种灭绝的原因是生态位被哺乳动物占据。

 

比如虎鲸等聪明得多、适应能力强得多的哺乳动物，占据了这个生态位，从而导致这些具体的物种就被淘汰了。

 

2、节肢动物

 

现在最大的陆生节肢动物是椰子蟹，最大的一米长，体重超过六千克。

 

 

但是和节肢动物的黄金时代石炭纪来说，那就小巫见大巫了，那时候最大的巨型马陆有三米多长，体重可能几十千克。至于一米多长的蜈蚣，手臂长的蜻蜓也都不稀奇。

 

 

为什么石炭纪的节肢动物可以长到这么大的呢？

主要还是含氧量的区别，那时候地球上含氧量是现在的两倍，40% 左右，节肢动物的呼吸器官还比较原始没有进化完整，含氧量高可以帮助他们跟有效的把氧气输送到体细胞，所以个头可以更大。

 

3、两栖动物

 

现存最大的两栖动物是大鲵，也就是娃娃鱼，在湖南曾捕到 1 条体长 2.1 米，150 千克重的个体。

 

大鲵（娃娃鱼）

 

史前存在的最大两栖动物是普氏锯齿螈，其体长可达 9 米，体重达 3 吨。生活在 2.7 亿年的古生代和中生代交接的前晚二叠世，它当然比大鲵大得多，而且也比历史上第二大的两栖动物科尔鳄螈（也叫库拉龙）大不少。

 

长的有点像鳄鱼的普氏锯齿螈

 

以奇怪大脑袋闻名的库拉龙

 

两栖动物变小没有特别严谨的结论，猜测大概率和鱼类差不多，生态位竞争不过更发达的爬行动物 哺乳动物，被鳄鱼 龟 海豹等动物占据。

三吨的大小应该也不会让大家太吃惊，产生古生物特别巨大的感觉，大体上也就比现存最大的鳄鱼大一些。

 

4、爬行动物

 

所以让我们真正觉得古生物特别巨大的印象的主要还是中生代的侏罗纪和白垩纪，那时候的陆地，遍地都是比我们现在陆地大很多的动物，首先可以认识一下「最大」的恐龙，易碎双腔龙。

 

 

也就是一开始提到可以和「蓝鲸」争夺史上最大动物宝座的家伙，这家伙有多大呢，猜测有大概 80 米长（比波音 747 还长），200 吨重！直观如下图：

 

 

不过为什么有争议呢？因为目前的化石不完整，所以学术界还有不同看法。（我个人觉得不太可能，因为这货比同类型确定存在的恐龙大太多太多了）

 

但是就算易碎双腔龙有争议，不存在争议的腕龙这样的动物，也有三十米长（波音 737 那么长），14 米高（约两头长颈鹿高），三四十吨重（七八头成年非洲象那么大）。

 

 

最大的肉食恐龙是棘龙（有争议，不过即使他不是最大，也还是比较大的肉食恐龙），长 17 米 重 15 吨 高达三四米，比现在最大的陆地肉食动物北极熊，2.5 米 800KG 的「小身板」大的太多。就是下面这位：

 

 

有争议且人气不高的棘龙

 

雷克斯暴龙

 

如果不考虑争议，基本上大家都特别熟悉的「霸王龙」也就是雷克斯暴龙，体长 11-14 米，体重 10 吨左右，最重可以达到 14 吨。

 

大脑袋的沧龙

 

另一个最大肉食爬行类的有力争夺者是中生代海洋的霸主沧龙，理论上可达 17 米，体重达 16 吨（也有人觉得可以到 26 吨）。

 

沧龙的大脑袋像不像鳄鱼，其实它还有一个名字叫卡普林鳄，不过一般认为沧龙是从小小的崖蜥进化来的，和蜥蜴有更近的亲缘关系。

 

这些肉食恐龙和人类巨大的尺寸差可能才是我们觉得古代巨兽特别大的主要原因吧。因为挑动了人类内心深处最深的震撼，可能是刻在我们哺乳动物基因里几亿年的「恐惧」。

 

可以看看这些食肉动物是多么巨大：

 

 

最后，史前巨兽也不要忘了曾经天空的统治者，最大的飞行动物，翼龙，现在所有的鸟类，在翼龙面前，都是小不点。

 

翼展 16 米，体重 200 公斤的翼龙，飞起来大概和中型战斗机 J10 差不多大小，不知是不是一种巧合。

 

 

如果人类和恐龙处于同一时代，可能霸王龙 棘龙这样的大个子不会对我们特别感兴趣，就像狮子一般不会去逮兔子（兔子的体重大概是狮子的 1%-2%，而人类的体重只有霸王龙的 0.3%-0.5%，塞牙缝就不够）而我们最大的天敌应该是翼龙、盗龙这样的家伙。

 

那么如果把问题归结为恐龙为什么可以长这么大，可能更好回答一些。目前没有绝对正确的答案，至少我还没有看到绝对可以信服的结论。不过我们可以反推，有哪些因素是动物体型变得更大的限制条件呢？

 

在此之前，我们要有一个基本概念，就是生物并不是长得越大越好，随着体重的增加实际上会带来一些负面影响，所以物竞天择，适者生存，最后一定会有一个最合适的大小。

那么哪些因素影响了动物大小的上限的？

 

首先，呼吸系统，我们再讲节肢动物的时候，简单讲过，石炭纪空气中含氧量高，导致呼吸系统进化的不太完善的节肢动物，比现在长得要大。

 

虽然中生代的含氧量也还是比现在高一些（也有说更低或者差不多，中生代时期很长，上亿年，甚至可能有的时候高有的时候低，不过整体来说和现在差距不太大），不过这点含氧量的区别，不能支撑恐龙长这么大的主要理由。

 

当然，我们还是基本可以肯定，恐龙有比现代哺乳动物更高效的呼吸系统，所以可以长得更大，否则这么巨大的动物，可能把自己憋死。

 

但这不是主要原因，只能说是进化的结果。因为可以反推一下，这些巨兽为什么消失了呢？毕竟现在还有爬行动物存在，呼吸系统应该不会在所有类型的恐龙都突然变化，导致一个物种灭绝。

 

所以呼吸系统效率更高应该是进化的结果，但不是恐龙长得更大的原因。

 

其次，能量获取效率越高，可以诞生更大体重的个体。

 

因为体重越大，实际上运动会越困难，运动需要消耗的能量越大，这样就需要更加丰富的食物，和更加性价比高的捕猎/觅食方式，我们可以认为中生代的自然环境更优越，蕨类植物提供了更加多更加容易获取的食物来源，导致恐龙的觅食效率高，用更少的能量，做更少的运动，可以获得更多的食物，那么自然体重可以更大一些。

 

其实即使现代人类，营养越来越丰富，我们人类整体在变的越来越大个。下图是中国人过去 100 年，平均长高了十几厘米。

 

 

而蓝鲸之所以可以长这么大，和其生活于海洋，浮力抵消了很大一部分运动所需能量，而须鲸特殊 高效的觅食方式，支撑了其可以诞生出更大的个体。

 

这基本上是一个原因，即中生代的气候和植被使得食物更丰富，可以诞生更大的生物。

 

再次，繁殖方式不同。哺乳动物的繁殖方式是胎生，而爬行动物的生殖方式是卵生。

 

既然中生代整体环境较好、且稳定，这时候卵生的繁殖效率就更高，竞争中更有利。而新生代环境变差，胎生的存活率更高，性别比例和稳定性都要好得多。

 

但是体型越大，就需要在母体呆的时间越久，这样反过来又增加了母体的风险，所以这里面也需要一个平衡。

 

胎生有更高的存活率，但是个体太大会增加母体的危险，所以一般来说胎生的生物不能长太大。

 

当然，这不包括海洋动物，海洋动物受到浮力的影响，胎儿增加的体重对母体的运动影响小很多，所以海洋哺乳动物进化出了史上最大的动物。

 

这也能解释，为什么北极熊可以比东北虎的体型还大，因为熊生下来的都是早产儿，这样在母体中呆的时间不会太久，也就不会增加母体的风险。

 

题外话，恐龙灭绝有各种各样的说法，比如小行星撞地球说，但是不管是不是这个原因，我们都可以认为一定和温度剧烈变化有关。

 

大家都知道，哺乳动物的性别是受精时候染色体决定的，但是爬行动物不是，很多爬行动物的性别是由卵的温度决定的，温度环境的剧烈变化导致了巨型爬行动物的灭绝，是目前我认为最有说服力的结论。

 

而爬行动物的直系后裔，鸟类却继续统治了天空，这和他们孵蛋的方式不同有很大关系。

 

最后，那么环境剧烈变化，导致巨型爬行动物灭绝，那为什么他们没有卷土重来呢？至少在地球的某一些地方，比如热带雨林，还是食物丰富且温度等环境相对稳定的。

 

这个我想和和鱼类、两栖类一样，生态位被哺乳动物占领了，爬行动物想再翻盘就很难了。

 

综上，我们并不认为现代的动物比史前的动物更小，只能说现代的节肢动物、两栖动物和爬行动物更小，而他们的原因又各不相同，主要和呼吸效率，能量循环效率，生产（生育）效率，以及物种间的竞争生态位的成败等因素有关。

题图： 知乎答主

编辑： 鑫鑫向荣