大约14000年前,洛杉矶市中心到处都是恐狼、剑齿虎、重达一吨的骆驼和10英尺长的地懒。但在地质时间尺度上的一瞬间,一切都变了。到13000年前刚过,这些巨型动物就都消失了。曾经茂盛的林地变成了一种干燥、灌木丛生的景观,称为夏帕拉尔,并且经常发生大型火灾。究竟发生了什么?
发表在8月17日《科学》杂志上的关于著名的拉布雷亚沥青坑的新研究,为这个问题提供了一些可能的答案。在50000到10000年前之间,这些“沥青坑”中自然产生的沥青困住了各种生物,从大型掠食者到灰白蝙蝠(Lasiurus cinereus)、虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)和袜带蛇(Thamnophis sirtalis)。这项新研究表明,最大的动物从拉布雷亚化石记录中消失的速度有多快。
研究人员对属于七个已灭绝物种的172个标本进行了年代测定,这些物种包括恐狼(Aenocyon dirus)、古代野牛(Bison antiquus)、一种名为Camelops hesternus的骆驼、一种名为Equus occidentalis的马、剑齿虎(Smilodon fatalis)、美洲狮(Panthera atrox)和哈伦地懒(Paramylodon harlani)——以及仍然存活的郊狼(Canis latrans)。科学家们注意到,虽然郊狼化石的年代可以追溯到16000到10000年前,但其他所有物种都在大约14000到13000年前的某个时候突然消失,骆驼和地懒似乎比掠食者早几百年消失。
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马歇尔大学的生物学家、新研究的合著者 F. 罗宾·奥基夫说:“这项研究中没有人为我们发现的结果做好准备。” “郊狼不断被沉积下来,但巨型动物群却突然‘噗’的一声消失了。对于他们中的大多数来说,这就像‘噗’的一声——这是一个相当戏剧性的事件。”
为了试图理解这些哺乳动物的命运,奥基夫和他的同事分析了附近湖泊的沉积物岩芯,这些岩芯提供了有关气温、盐度和降水的数据。研究人员尤其震惊于大约在13200年前开始的湖泊中来自野火的木炭大量积累的300年时期——正好在巨型动物群从沥青坑中消失的时候。“我们看到大量的木炭突然涌入埃尔西诺湖,与之前或之后发生的任何事情相比,它们都是巨大的,”奥基夫说。“这就是启发我们‘好吧,火灾是一个非常重要的因素’的原因。”
接下来,科学家们使用计算机模型来计算火灾、气候变化、物种丧失和人类在该地区的出现是如何结合在一起的。结果是对灭绝的描述比以前的理论复杂得多,以前的理论通常将灭绝归咎于单一的罪魁祸首,例如人类狩猎或气候变化。相反,奥基夫说,人类可能通过杀死食草动物将生态系统推向崩溃的边缘,这使得作为野火燃料的植被得以扩散,而此时气候无论如何都在变得干燥,并且食肉动物失去了猎物。
耶鲁大学的古生态学家艾莉森·卡普说:“不一定是大规模的野火导致了巨型动物群的灭绝,”她没有参与这项新研究。“而是人类活动改变了火灾状况;这与干旱和高温气候相互作用;这与食草动物密度的下降相结合,真正以非线性的方式推动了系统,并将其转变为另一种状态——一种食草动物少得多、植被群落非常不同且火灾状况远高于之前的状态。”
缅因大学的古生态学家杰奎琳·吉尔也没有参与这项新工作,她对奥基夫团队找到如此细致入微的解释并不感到惊讶。“我们知道,在现代系统中,灭绝很少是单因果的,”吉尔说。“你通常需要某种力量来给这个种群施加压力。然后通常会有一些运气不好或一些其他压力因素介入。我们一遍又一遍地看到这种情况。”
奥基夫、卡普和吉尔都认为,在野火和气候变化的背景下,今天的头条新闻与这些标志性动物从南加州消失之间的相似之处令人毛骨悚然。
奥基夫指出,这项研究追溯了短短几个世纪内两种不同生态系统的转变。“从数学上讲,这是一场灾难,”他说。“如果这种状态转变的媒介是火灾,然后你环顾四周,发现一切都开始着火,你就会开始想,‘它会再次发生吗?’ 这是一个合理的想法。”
吉尔说,了解很久以前灭绝是如何发生的,也可以帮助生态学家更好地预测今天接下来可能发生的事情。通过这种方式,他们可以预测哪些物种,如果顺其自然,更可能走上恐狼或郊狼的道路。“从生态学角度来说,每当我们发生这些大动荡事件时,都会有赢家和输家,”吉尔说。“这些信息有助于我们进行必要的分类,以便在我们努力拯救一百万个物种时进行。”