邵峰

巨型短面熊化石。
在安第斯山上雨霧繚繞的高山森林中,居住著一種鮮為人知的熊科動物——眼鏡熊。眼鏡熊是南美洲的特有物種,其眼睛周圍有眼鏡一樣的圈,面部的白色紋路一直延伸到前胸。眼鏡熊大部分時間生活在樹上,幾乎完全以植物為食,體形不如棕熊或黑熊那么龐大。雖然眼鏡熊個頭不大,但它們的祖先物種——短面熊,卻幾乎都是龐然大物。
距今約250萬年前,短面熊家族中的第一個大個子物種——倭短面熊第一次出現在美洲,它們的體形和今天的美洲黑熊差不多大。從它們的名字可以看出,它們還算不上大,因為以后還有比它們更大的短面熊。
距今約160萬年前,倭短面熊演化出了北美洲出現過的最大熊類——巨型短面熊。成年巨型短面熊四足行走時肩高約為1.8米,體重可達1.2噸,幾乎是今天最重的成年灰熊的兩倍。巨型短面熊的分布范圍很廣:北至阿拉斯加,南至墨西哥中部,都曾出土過它們的骨骼化石。因為它們主要以美洲野牛和大角野牛為食,所以也得名噬牛熊。
在南美洲,曾經生活過一種體形比巨型短面熊更大的短面熊——南美細齒巨熊。南美細齒巨熊的上臂骨長度是成年人類男性上臂骨長度的兩倍,站立高度超過3米,是目前已知在地球上生活過的最大的一種熊。科學家曾經猜測這兩種短面熊親緣關系很近,畢竟兩者都是熊科家族中的大塊頭。

巨熊有多大
在很長一段時間里,北美洲和南美洲之間并無陸地相連。地理隔離讓南美洲的許多物種缺乏和其他大陸物種的基因交流。600萬~500萬年前,南美洲和北美洲之間的大陸橋開始形成。260萬年前,南北兩個大陸完全相連。一場漫長的大規模生物交換開始了。那么,有沒有可能生活在北美洲的巨型短面熊來到了南美洲,并演化成南美細齒巨熊呢?
2016年的一份研究否定了這種猜測。科學家從南美細齒巨熊的股骨(大腿骨)化石中提取了古線粒體DNA。DNA本來是很容易水解的有機大分子,但如果保存在無水環境中,同時保持較低的溫度以減緩DNA鏈斷裂速度,那么DNA結構就只會受環境輻射影響。利用聚合酶鏈式反應技術,科學家在幾小時內就能得到特定DNA片段的數百萬個復制體。通過比對南美細齒巨熊、巨型短面熊和現代熊的DNA序列,科學家發現這兩種巨熊實際上獨立進化出了各自的龐大體形。就像狼(食肉目)和袋狼(袋鼬目),它們雖然親緣關系很遠,但進化出了非常相似的身體結構。這種現象被稱為趨同進化。

美洲曾經上演過一次大規模生物交換。

狼。趨同進化的例子。

袋狼。趨同進化的例子。
是什么因素使得相距遙遠的兩個物種同時向更大體形方向發展呢?
食物來源充足可能是原因之一。當時的南美洲生活著一些巨大的食草動物,比如體重4噸的大地懶以及有“地面移動城堡”之稱、重達2噸的雕齒獸(現代犰狳的祖先,周身覆蓋堅硬的外殼)。北美洲則生活著北美野牛、北美馴鹿、北美原始馬等大型食草動物。這些移動速度緩慢的大型食草動物為短面熊提供了充足的食物來源。同時,為了捕獵這些巨大的獵物,短面熊的體形也隨之變大。

大地懶等巨型哺乳動物為短面熊提供了充足的食物來源。
另外一個可能的原因是競爭者太少,即便有也不夠強。南美洲的大型食肉動物很少,除了恐鳥和袋劍虎,南美細齒巨熊很少有其他競爭對手。北美洲的巨型短面熊也比同時期生活在北美洲的刃齒虎、美洲古棕熊等食肉動物更具優勢。
從大約80萬年前開始,短面熊的體形變得越來越小。這可能是因為南美大陸和北美大陸相連后,北美洲的美洲虎、美洲獅、恐狼等食肉動物陸續進入南美洲。為了生存,南美洲的某些短面熊開始嘗試食用植物,避免和新出現的食肉動物競爭。同時,體形更小的短面熊需要的食物更少,反而有更大的生存優勢。
同時期生活在北美洲的短面熊也面對同樣的競爭壓力。北方的短面熊選擇了另一種策略,它們進化出了更加細長的四肢,這也許表明它們能進行長距離快速奔跑,能捕食馬、野牛等善于奔跑的大型獵物。

美洲虎等食肉動物的崛起,搶奪了短面熊的生態位。
不過,隨著近年來對這些北美巨型短面熊的研究的深入,科學家逐漸意識到細長的腿骨無法支撐龐大的北美短面熊進行長距離奔跑。一種新觀點認為:北美短面熊可能是食腐動物,細長的四肢便于它們護食,并驅趕其他爭搶尸體的食肉動物。
同時,越來越多的深入研究也讓我們看到了短面熊的其他進食習慣,例如:在美國加利福尼亞發現的巨型短面熊骨骼標本上,古生物學家注意到了一些齲齒痕跡,這表明它們生前可能大量進食含糖豐富的漿果或蜂蜜。

巨大的短面熊滅絕了,但它們留下了眼鏡熊這個后代物種。
既然短面熊在體形和食物來源方面有很強的適應能力,為什么巨型短面熊和南美細齒巨熊還是在大約1.2萬年前同時滅絕?北美短面熊幾乎只吃動物肉,冰河時期導致植物數量減少,食草動物的數量也跟著減少。但生活在南美洲的短面熊更多以植物為食,科學家至今依然不能確定短面熊滅絕的原因。
雖然熊屬于食肉目動物(包括獅、狼、海獅、鼬、獴、食蟻獸等哺乳動物),但是絕大多數熊科動物是雜食性的,它們會吃包括植物嫩芽、苔蘚、漿果、魚類、螞蟻、鳥蛋和蜂蜜在內的各種食物。
今天生活在地球上的熊共有八種,分別屬于熊屬、大熊貓屬、馬來熊屬、懶熊屬和眼鏡熊屬。熊屬動物包括四種:亞洲黑熊、美洲黑熊、北極熊和棕熊。熊屬的四種熊外形較為接近,其中最兇猛、體形最大的要數北極熊。北極熊的食物中肉類占90%,遠高于其他三種熊屬動物。大熊貓屬動物只有一種,就是中國的國寶大熊貓。馬來熊體形小,性情溫和,曾被全球各地的馬戲團訓練用于表演。但隨著動物保護意識的普及,這種現象正在逐漸消失。懶熊分布于印度、巴基斯坦等國家,主要以螞蟻和白蟻為食物,也有一定的攻擊性。
