為什麼中生代以來,陸地動物的優勢生態位往往會被同一個綱壟斷?

古生代經常可以看到多個綱分別佔據基本沒有天敵的優勢生態位,石炭紀為止各門爭奇鬥豔就不說了。脊椎動物稱霸之後,二疊紀的陸地上還能看到合弓綱蜥形綱兩開花,而到了三疊紀基本變成蜥形綱一枝獨秀,侏羅紀和白堊紀不但是蜥形綱的天下而且精確到蜥臀和鳥足兩目;新生代則是哺乳綱佔據陸地上幾乎所有的高生態位。

為什麼會出現這種生態位壟斷的現象?每次大滅絕之後,各綱各目都只剩一些苟活的戰五渣,按說這種生態位大量空缺的時候各綱各目都有機會演化成強勢物種。為什麼二疊紀滅絕後再沒出現過多個綱瓜分優勢生態位的現象?

比如新生代早期,冠恐鳥等巨大陸行鳥類曾經一度佔據過食物鏈頂層。為什麼這些巨鳥不但沒有進一步巨大化重占恐龍的生態位,連和哺乳類在地面分庭抗禮都沒有做到?


2019.04.04修正

首先,我原文里把「脊椎動物亞門」打成了「脊索動物亞門」,已經修正。脊索動物Chordata是一個門,分為頭索,尾索,脊椎vertebrata三個亞門,謝謝指正。

然後大家問到為什麼魚是溫血warm-blooded。這其實是個比較複雜的問題,因為單純用溫血/冷血來區分脊椎動物過於簡單,因為動物調節體溫的能力不是二分的,而是相對連續的。比如金槍魚這類擅長游泳的魚類就有很強的體溫調節能力。放那幅圖片主要目的是顯示傳統分類方法下的脊椎動物中五個大類。

以下為原答案

動物生理學上的東西大家已經講了不少了,我補充一些分類學的東西。

按照傳統的分類學,脊椎動物亞門大致可以分為哺乳,鳥,魚,爬行,兩棲等五個綱,「優勢生態位被一個綱壟斷「指的應該就是中生代是爬行動物時代,新生代是鳥和哺乳動物的時代。當然,題主提到了更具有演化意義的合弓綱和蜥形綱,但是本質上依然沒有脫離傳統的分類學概念。

相比傳統的層級化的分類學,更貼近實際情況的是以演化樹為基礎的系統發育學。嚴格來說,應該盡量避免使用任何高級分類單元(界、門、綱、目、科等等)。因為,物種是一個可以被定義的概念,儘管有生物學物種,形態學物種,系統發育物種等多種概念,但至少在一定的情況下物種的概念是可以被定義的。相比之下,高級分類單元是否真實存在應該畫上一個問號。

舉例說明,如果所有恐龍是一個總目,獸腳類恐龍是一個亞目,那麼真獸腳類eutheropoda,堅尾龍類tetanurae,虛骨龍類Coelurosauria,手盜龍形類Maniraptoraformes,手盜龍類Maniraptora,近鳥類Paraves,鳥翼類Avialae等等又是什麼單元呢,最後到包含1萬多個現生物種的鳥綱Aves反而還更高級了。當然,永遠都可以插入」總目「,」超科「之類的分類單元,但這不會解決根本的問題。最省事的辦法就是全部用演化支代替,但是考慮到實用性和傳統分類學的慣性,現在大部分情況下都是二者混用。

另外,關於」生態位壟斷「的概念,我覺得應該更加謹慎。演化生物學中一個經典的研究就是通過統計歷史中的生物多樣性來推測大滅絕事件,以及處於」壟斷地位「的生物類群。

稍加註意即可發現,這類研究一般會採用海洋生物作為統計對象,因為化石數量和種類都明顯高於脊椎動物。隨著統計精度的提高,可以明顯觀察到5次規模較大的滅絕事件。但如果仔細思考,這樣的研究背後有一個假設,就是在極大的時間尺度,地球生態環境可以承載的分類單元數量是不減的。在這個假設里,我們才能討論滅絕事件,生態系統恢復等等。

如果考慮陸生生物圈,現存的脊椎動物(哺乳+爬行+兩棲+鳥)大概不到3萬種,算2萬種吧,一個物種的平均壽命算兩百萬年。那麼在所謂的恐龍」統治「的年代(晚三疊到晚白堊,大概160百萬年),我們估計恐龍占所有陸生脊椎動物物種數量的10~50%,那麼歷史中存在的恐龍物種數量應該是(160/2)*20, 000 * (10~50%)= 16萬到80萬種,但現在發現的被廣泛認可的恐龍物種應該不超過1500種。如果要討論大尺度的演化和生態問題,我們現有的數據僅僅是冰山一角,因此誤差也是巨大的。

最後,討論生物多樣性或者生態問題的時候,」苟活「,」戰五渣「,」強勢物種「這些詞都缺乏嚴格的定義,更多是出於個人的主觀感受。越靠近現代的生物群大家越熟悉,所以覺得稀鬆平常,大量曝光的恐龍也被人熟知,所以也不覺得稀奇。所謂的」優勢生態位「並不存在,我猜你指的是」優勢種群「或者」頂級捕食者「,一個體現在個體數量,另一個是食物鏈中的地位。


二疊紀-三疊紀大滅絕之後,主龍類演化出來的氣囊呼吸系統,比合弓綱的高效,而且恐龍型類這個演化支,率先演化出直立行走步態(大滅絕之後不久就進化出來,比鑲嵌踝類主龍和合弓綱早了很多),高效的呼吸系統+先進的步態,導致陸地運動能力上恐龍型類就佔據了巨大優勢。另外主龍類比合弓綱更耐旱耐熱,需要水分少,這在乾旱炎熱的三疊紀,是非常有利的特徵。所以中生代大部分陸地生態位被恐龍總目這一個總目佔據。直到那顆小行星到來

白堊紀-第三紀大滅絕中,陸地動物倖存下來的,卡的是10KG 的界限,正好非鳥類恐龍基本都是這個界限之上,所以全滅。而中生代哺乳類,基本體重都在這個界限之下,所以有很多種類倖存挺了過來,恐龍總目挺過這次大滅絕的演化支,就是早期適應樹棲生活成功小型化,後來演化出飛行能力的演化支,也就是鳥兒們。但是這個演化支比較特化,為了飛行生活減重,尖牙利爪都沒了,所以後來哺乳類大型化後,巨鳥們就很吃虧了。


前面幾個答主已經說了為什麼陸地動物的優勢生態位往往會被同一個綱壟斷,我來說一下關於古生代為啥能有多個優勢生態位。個人觀點,說錯歡迎指正。

最主要就是因為——活動空間

陸地動物活動範圍主要局限於地面,除此之外還有天空和地下這兩個條件不太好的小地方,所以陸地動物其實就像住在一個大平層的房子里,只有樓頂、一樓、地下室這三個活動空間。

而古生代時期,絕大部分生物都在海洋里。首先,海洋面積就是陸地的三倍。其次,海洋還可以分為表層、次層、中層、深層、底層……還有一些可以短暫上岸和海底泥沙里生活的,相當於是一棟幾十層的大廈,同時還帶屋頂和地下室……曾經有人畫過海洋動物分層圖。雖然是搞笑的,但也可以大致上反映出海洋動物活動空間的多樣和遼闊性

既然面積大,還有這麼多層,那麼相對應的生態位也多,每一層都能有不同的統治者。所以哪怕不是古生代時期,就算是現代,海洋物種多樣性也遠遠比陸地物種要多得多……

其次,與活動空間相對應的,是古生代物種的戰鬥能力。

古生代又被叫做是「無脊椎動物」的時代,那個時候出現的動物都是一些軟趴趴的動物,很多高端的生物零件都沒進化出來

這就導致,古生代物種的攻防戰鬥大概率上是屬於「菜雞互啄」。佔據同一個統治生態位的兩個物種打架,就宛如我手裡拿個木棍,你手裡拿個木叉叉,看起來打得很熱鬧,其實都不怎麼掉血的……除非體型差距巨大。與此同時,心臟、肌肉、骨骼什麼的都很原始,相當於後勤補給也不行,打不了幾下,雙方都累得像狗一樣,爭鬥也就不了了之了。

而到了陸地動物時代,生物的攻擊武器和後勤零件都已經進化得比較厲害了,同在頂級生態位的兩個物種打起架來就像你手裡拿個刀,我手裡拿把劍,刀刀見血,劍劍奪命,而且氣血悠長,就很容易能分出勝負來了。


啊這大概就是分類學的鍋了,古生物的分類只能根據殘存的化石逆推出生理結構來分類,自然和真實差著十萬八千里,不說別的如果你拿到大海雀和帝企鵝的部分骨骼你肯定會覺得這是同一個屬的動物

這就是趨同進化,如今人類給恐龍按形態分為蜥臀目和鳥臀目,但是如果你穿越到白堊紀和侏羅紀進行基因檢測說不定你會把恐龍劃為一個超綱裡面分幾百個目出來

另外這樣往上逆推屬於純哲學式思考,已經脫離實際應用了,你還可以問為什麼之前是裸子植物綱雄霸天下,現在基本上都是被子植物綱?


近百萬年以來,陸地動物的優勢生態位已經被一個種壟斷了。


非專業人員,輕點拍磚。其實所謂的某綱獨霸天下,就是羊膜動物的天下,後口動物經過漫漫征途,終於在某神不注意的時間,演化出內骨骼這一運動和體型發展的核心科技(當然還有配套的集中的神經系統),下頜這種幫助消化的利器,上陸後發展出羊膜卵,使幼體發育過程簡化,因此無論在爭奪位置還是延續種族上有更大的優勢,從而演化上更有保證。至於合弓綱和蜥形綱的蹺蹺板遊戲,不過是內部爭奪。


二疊紀合弓綱蜥形綱兩開花?哪個蜥形綱種類開花了?其實古生代生態位也很擁擠,但是因為很多物種長久佔據著某種生態位,後期之秀要搶地盤就要花費更多的力氣。而二疊紀大滅絕後,很多生態位空出來了,優勢物種花費很小的代價就可以佔領大量生態位。白堊紀滅絕後也是同理,甚至恐龍,也是得益於二疊紀三疊紀兩次滅絕後大量生態位空出,這才能獨霸陸地。

古生代還有一個特點,就是生物還在不斷拓展生存領域,開發全新的生態系統。比如泥盆紀植物在陸地站穩腳跟之後,各種水下生物紛紛登陸,形成了一個陸地生態系統。而到了三疊紀,已經沒有什麼新的生態系統了,那麼存量爭奪就會比增量爭奪慘烈的多,也就是說誰先佔領生態位,誰在下一波滅絕前就會佔有長久優勢。


二疊紀合弓綱在陸地上的統治地位勝過它們的後代在新生代的統治,畢竟在新生代相當長時間,南美洲和澳洲的頂級掠食者仍然被蜥形綱把持


佔據優勢生態位≈為當前生態環境高度特化≈在生態環境劇變中遭遇大滅絕;

反過來也差不多

生態位上出於低端≈靠吃蟲子之類小動物刨樹根打洞過日子≈食物易得,種群規模大,抗壓能力高≈大滅絕後接管世界。然後走上循環。


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