编者注:本文的在线版本于2009年12月14日发布。
在人类到来之前,美洲是披毛犀、剑齿虎、大地懒和其他巨兽的家园,其大型动物群比今天的非洲还要令人印象深刻。研究人员提出了几种理论来解释是什么以及何时导致了它们的灭绝。去年秋天宣布的一系列发现,乍一看似乎是矛盾的,为这场大规模灭绝的谜团增添了新的细节。
一个著名的理论将人类视为灭绝的原因,通常指向克洛维斯人,他们留下了大约13500年前人类进入新大陆的最早的明确迹象。时间与大型动物群的消失相吻合,这表明克洛维斯人猎杀动物至灭绝,或使其感染了致命疾病。另一种假设认为气候是罪魁祸首:气候已经经历了两次从寒冷到温暖的转变,包括长达1300年的被称为小冰期(Younger Dryas)的寒冷时期;这种突如其来的变化可能使这些生物的适应能力不堪重负。
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为了确定大型动物群消失的时间,威斯康星大学麦迪逊分校的古生态学家杰奎琳·吉尔和她的同事分析了来自印第安纳州古代湖泊沉积物中的粪便化石、花粉和木炭。大型食草动物的粪便中含有称为Sporomiella的真菌,其在粪便中的含量可以估计在不同历史时期有多少猛犸象和其他大型动物存活。花粉指示植被水平,木炭指示燃烧的火灾数量;研究人员在11月20日的《科学》杂志上表示,植物群和野火的程度与食草动物的存在有关。在没有大型食草动物的抑制下,阔叶树种,如黑灰树、榆树和铁木占据了这片土地;不久之后,木质碎屑的堆积引发了野火的急剧增加。吉尔和她的团队将这些数据放在一起,得出结论,这些巨型动物在14800至13700年前消失,比克洛维斯人早了1300年。
然而,另一项研究表明,这场大规模灭绝发生在克洛维斯时期。乔治华盛顿大学的动物考古学家J·泰勒·费斯和怀俄明大学的考古学家托德·苏罗维尔对来自31个不同属(物种群)的史前北美哺乳动物骨骼进行了碳年代测定。他们发现,所有这些动物似乎都在13800至11400年前同时灭绝,他们在11月23日在线发表在《美国国家科学院院刊》上的文章中详细介绍了这些发现。
但是,如果从永久冻土层中回收的古代DNA能够说明任何问题,那么大型动物群在人类到达新大陆数千年后仍然存活。随着阿拉斯加中部永久冻土层在春季解冻期间破裂,含有该地区生命DNA的水渗入其中,然后在冬季再次冻结。因此,这些基因可以作为“幽灵范围”的标记——未保存为骨骼化石的残余种群。哥本哈根大学的进化生物学家埃斯克·威勒斯列夫和他的同事查看了线粒体DNA,认为猛犸象至少持续到10500年前(马也是如此,马实际上起源于美洲,但在欧洲人重新引入之前就在那里消失了)。《美国国家科学院院刊》于12月14日在线发表了这些发现。
尽管这三篇论文似乎彼此冲突,但它们可能是大规模灭绝的开始、中期和结束的快照。“如果它们看起来意见不一致,那与三个盲人试图通过触摸大象的不同部位来描述大象——或猛犸象?——的寓言中的原因相同,”澳大利亚詹姆斯库克大学的生态学家克里斯托弗·约翰逊说,他没有参与任何一项研究。
约翰逊认为,真菌研究是证明衰退何时开始的极好证据,但它不太擅长确认灭绝何时完成,尤其是在稀疏种群可能持续存在的大片地区。另一方面,DNA发现可以检测到晚期幸存者,他说,“可能非常接近最后个体存活的实际时间,至少在阿拉斯加是这样。”大约在此期间分析的骨骼表明,灭绝过程同时影响了许多物种。这些化石来自美国本土,当时美国本土与阿拉斯加被巨大的劳伦泰德冰盖和科迪勒拉冰盖隔开,因此,费斯指出,这可以解释为什么那里的灭绝模式有所不同。
那么,是什么导致了衰退?威勒斯列夫的合作者、纽约市美国自然历史博物馆的罗斯·麦克菲说,陪审团仍在审议中。约翰逊指出,考古学家正在新大陆发现克洛维斯人之前的人类证据,他认为他们过度捕猎了大型动物群。约翰逊补充说,与克洛维斯人相关的制作精美的凹槽矛头可能反映了在巨兽变得稀有且更难捕猎后发展起来的策略。
吉尔说,即使科学家们无法明确指出凶手,对大型动物群消失的研究“与今天直接相关,因为我们正处于大规模灭绝之中,而且我们知道原因——我们自己”。她指出,“大型动物是当今最受威胁的动物之一”,没有人希望非洲重蹈美洲的覆辙。