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嘿!原来你是这样的大熊猫

日期: 来源:成都日报锦观收集编辑:成都日报锦观

说起国宝大熊猫,若只知它的呆萌外表,不知它的生存智慧,那真是有点可惜呀!提到大熊猫这个话题,中国科学院成都生物研究所生态研究中心研究员陈庆恒用四个字阐述了自己的观点——“三古”解说。什么是“三古”呢?还要从这些问题中来找找答案:

大熊猫为什么能从八百万年前繁衍至今,把自己熬成“活化石”?大熊猫明明是熊为什么选择吃素?为了吃竹子大熊猫都进化出了哪些“小心思”?今天,就用“三古”解说来揭开存在了800万年的大熊猫和它的伴生物种那些不为大众所知的“秘密”。

古老的物种——令人惊叹的生存智慧。活化石是指那些在生物地质历史时期就已存在并顽强存活至今的物种,它们进化缓慢,身上依然保留着原始的生物学特征。说到活化石还得提到一个拗口的词:孑遗生物,也就是现今发现的、与化石同一种的活体生物。

大熊猫作为一种起源古老、孓遗的动物,在自然地质历史演化过程中经历了多个时期,大约在距今约900万~800万年的第三纪晚期,始熊猫(Ailurarctos)开始在地球上出现;在距今300万年左右的更新世早期,其中一个成活于中国境内的主要支系演变为只有现代大熊猫身体一半大小的熊猫,被命名为大熊猫的小种(ailuropoda micrta),注意啦!从这个时候开始,大熊猫就已经进化成为兼食竹类的杂食动物;这些小型大熊猫又经历了大约200万年,开始向南方森林延伸并适应这里的生境,在距今70万~50万年的更新世中晚期,演变为大熊猫武陵山亚种(ailuropoda milanoleuca wulishansis),其体形略小于现代大熊猫万,相当于现代大熊猫的0.8~0.9倍,自此,成为了以竹子为主食的动物;到更新世晚期,出现的大熊猫巴氏亚种(ailuropoda milanoleuea daconi)体形又有所增大,大约是现代大熊猫的1.2倍左右,从此基本上靠食用竹子为生;在距今大约1.2万~1.1万年前,成为我们今天看到的萌萌的现代大熊猫。大熊猫的整个分布区也从历史上中国北方和东南亚退缩到青藏高原东缘和秦岭山地,定居在包括中国四川的岷山山系、邛崃山系、相岭山系和陕西的秦岭南坡,以及甘肃东南局部高山深谷。

大熊猫在生物分类与系统进化上的位置

大熊猫

本名:猫熊

学名:Ailuiopodidae melanoleuca

别名:花猫,花熊,华熊,竹熊,花头熊,,银狗,大浣熊,峨曲,杜洞尕,执夷,貊,猛豹,猛氏兽,食铁兽,大猫熊,白熊,黑白猫。东尕(藏族人称呼),熊猫在我国台湾地区也被称为猫熊。

英文名:Panda

拼音:dà xióng māo

法语名:panda géant

性格:温顺、勇敢、憨态可掬。

特征:体形肥硕似熊,头圆尾短,头部和身体毛色黑白相间分明。

脊索动物门Phylum Chordata

脊椎动物亚门Vertebrata

哺乳纲Mammals

食肉目Carnivora

犬型亚目Caniformia

熊科 Ursidae

熊猫亚科 Ailuropodinae

大熊猫 Ailuropoda melanoleuca

始熊猫复原图↑

现代大熊猫主要生活在青藏高原东部边缘往四川盆地西部边缘过渡的高山峡谷地带(也就是青藏高原高寒植被区往中国东部湿润森林区过渡的地带),这个过渡地带在历史上有许多奇妙变化,其中最重要的变化——冰期进退的影响,就和大熊猫的生存繁衍有很大关系。青藏高原东缘的冰川属于山岳冰川,冰期的时候,这里不会像格陵兰岛或南极一样发生大规模冰盖,使几乎所有物种被覆盖造成毁灭性破坏。在川西山地一带,冰期来临时,冰川顺山间谷地往下扩张延伸,大熊猫和一些物种也顺势往下退缩;冰期过后(间冰期)气候变暖温度升高,山岳冰川顺着沟谷往上收缩,大熊猫和一些物种也顺着沟谷往上延伸,也就是和冰川“同进退”,所以在四川西部山地(“华西雨屏带”的区域范围内),大熊猫、金丝猴、牛羚、小熊猫、绿尾虹雉、红腹锦鸡、山鹧鸪等动物和珙桐、红豆杉、连香树、独叶草等植物作为珍稀物种保存了下来,其中大熊猫、珙桐等还被称为“活化石”的动植物类群。

而这个让生物在冰期免遭灭绝的幸运之地在生物地质演化史上叫做“生物避难所”,这里也是冰期后生物重新活跃之地与新物种诞生之地,成为了生物多样性最丰富的地方。大熊猫这个古老的物种,就是在“生物避难所”这样的生境里经历风雨磨难,生生不息,一代一代延续下来。

大熊猫明明是熊为什么选择吃素?

大熊猫的祖先以吃肉为主,可以说是站在了食物链的顶端,从这个角度来说,大熊猫是一个肉食性的动物物种。早期的大熊猫有着锋利的犬齿和裂齿,较短的肠道,肉食性质的消化生理特点,可它并不如别的肉食性动物(比如老虎和豹)那样凶猛矫健,于是当它面临生存胁迫时,只有想办法寻觅其他食物,渐渐地演变成了植食性动物;而在以植物性食物为主的动物中,兔和羚羊等食草动物获取食物时动作敏捷,牛类有瘤胃可以囤积食物,到一个安全静谧的环境中再反刍出来慢慢消化,大熊猫既没有这样的敏捷度,也没有瘤胃这种器官结构,所以它“另辟蹊径”选择了一种别的动物都不吃的食物种类,再加上这个过程中它产生了一种与进食、消化有关的基因突变,于是形成了一种独特性的食性——将箭竹作为主食竹,与其共生共荣、协同进化。在遇到竹子开花的年份或是来到阔叶林里找不到竹子食物短缺时,它也会去吃阔叶树较嫩的叶子、嫩尖和草类,甚至偶尔也猎食小动物。但是,竹类中箭竹属的几个种类始终是大熊猫最主要的食物。

古老的栖息地——绝妙的生境选择。栖息地又称为生境,是生物种群、生物群落生活或是居住范围内的生态与环境的总称。大熊猫动物群的形成经历了多次生物地质史和生境的复杂演变,最终将大范围属于青藏高原东缘垂直带谱中部的寒温性亚高山常绿针叶林作为主要栖息地。寒温性针叶林主要由裸子植物松科常绿的冷杉属和云杉属植物构成,建群植物包括冷杉、川滇冷杉、鳞皮冷杉、黄果冷杉、岷江冷杉、云杉、丽江云杉、紫果云杉、麥吊云杉等物种。裸子植物作为这些植物的祖先起源久远,可追溯到距今3.95亿~3.45亿年之间的泥盆纪,后来又历经了石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、第三纪、第四纪,一直繁衍至今,其间裸子植物的种系也随之发生多次演替迭代。现代裸子植物,尤其是构成大熊猫栖息地的冷杉、云杉植物,就是出现于距今6500万~260万年的第三纪,并经历了第四纪冰川时期保留下来的。

大熊猫选择寒温性亚高山常绿针叶林作为栖息地,主要因为其生境属性稳定且安全。亚高山常绿针叶林为地带性顶级植物群落,是区域植被发展演替最高级阶段,因而没有外来强力的干扰,加之其位于高山峡谷,生境较严酷,大熊猫的竞争对手少。根据调查资料显示,大熊猫在针叶林生境中的相对丰富度在60%以上,最喜欢停留和活动的植被类型主要是冷杉林,该区域有着中国大熊猫最大连续种群。

为了吃竹子大熊猫都进化出了哪些“小心思”?

在人们的印象中,大熊猫是“安静吃竹子的萌宠”,虽然是熊科动物,却是素食主义者,一只大熊猫每天要花12~18个小时来进食,消耗的竹子量在10~15千克,甚至一边吃一边拉,为什么它如此钟情吃竹子?

古老的食物——睿智的协同进化。关于全球竹子的起源,尤其是竹子的生物地质历史和地理分布演化,是国际植物学界公认的研究难点。我国著名植物学家吴征镒等经过研究,认为禾本科(包括竹亚科)植物起源于晚白垩纪的冈瓦纳古陆,这样来看竹子的起源应该不晚于6500万年前。竹子所在的禾本科在植物进化系统发育上属于高级植物类群,仅就我国学者可靠的研究成果能够知道:大约在距今2000万~600万年的中新世和上新世时期,中国境内就有了进化程度很高的竹类植物分布,但竹子在我国的分化、演进格局和过程,仍需发现更多证据和深入研究。

竹子是单子叶植物禾本科当中最大的亚科,全球约有115属、1500余种,广泛分布于热带、亚热带和温暖地区,中国有各种竹子44属753种。竹子寿命可长达数十年,一生只开一次花,这也被称为“植物界的神秘事件”。竹子中有一个高山类群称为箭竹属,作为寒温性亚高山常绿针叶林内的灌木层优势种存在(还有一部分冷杉、云杉林的灌木层植物为杜鹃、忍冬、茶藨子等植物),如果上层乔木层的冷杉、云杉受到破坏,从森林退化演替的路径来看,灌木层的竹子则会发展成竹子灌丛。箭竹作为亚高山常绿针叶林灌木层的优势种、建群种,个体数量多,生长密度高,且竹子属于无性繁殖,迭代速度快。因此箭竹的这些特性可以满足大熊猫的食量需求。因而箭竹属植物作为大熊猫的主食竹,是一种协同进化的结果。根据野外调查资料显示:大熊猫在冷箭竹(Bashania fangiana)林里边的活动痕迹点最多,可占该地痕迹点总数的52.92%,其次是短锥玉山竹(Yushania breuipaniculata),约占17.18%,第三是拐棍竹(Fargesia robusta),约占17.04%,大熊猫经常采食的箭竹种类还有: 八月竹(Chimonobambusa szechuanensis)、刺黑竹(Chimonobambusa neopurpurea)、华西箭竹(Fargesia nitida)等16种。

大熊猫为了吃竹子也是很拼的,它的肠子很短,难以消化结构紧实纤维粗糙养分不高的竹子,以一只体重100千克的成年大熊猫为例,每天会花12~18个小时进食,若以竹秆为食,日食量约17千克,以竹叶为食,日食量约10~14千克,以竹笋为食,日食量约40千克,所以它每天得花费大量时间进食大量竹子才能满足新陈代谢的需要,保证机体正常活动。大熊猫在进化过程中,其体形、食性都不太能适应新的生境变化,本可能和同时代的剑齿象、剑齿虎等一起灭绝,但是杂食的特性挽救了大熊猫,并让它越来越热衷于植食性。为进一步适应取食箭竹,大熊猫在手腕上进化出一块叫“桡侧籽骨”的骨头,使它能更好地抓住竹竿。不仅如此,大熊猫还进化出超低代谢率以适应竹子带来的超低能量获取率,包括吃肉不香的基因突变,也是在大熊猫演化出食竹倾向之后,才逐渐形成的以箭竹为主食竹的特殊生物生态学习性。

Fargesia spathacea Franch箭竹↑

敲黑板!就是这样一个从八百万年前走来的“活化石”大熊猫,凭借自身的魅力赢得了大众的喜爱和关注,成为旗舰物种,扛起了青藏东缘横断山区生物多样性保护的大旗。它生活在第三纪保存下来的寒温性冷云杉植物组成的亚高山针叶林植被类型自然栖息地,吃着第三纪残遗下来的禾本科箭竹类植物,这是一幅独特又罕见的生物地理群落景观,不仅是生物演化的巧合,更是杰作!

成都日报锦观新闻 仇莹莹 记者 黄雪松 责任编辑 何齐铁 编辑 刘永豪


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