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亞洲曾有牠的地盤!——美洲豹「脫非入美」的壯闊遷移史

Crystal_96
・2021/09/04 ・2219字 ・閱讀時間約 4 分鐘

美洲豹(Panthera onca),一看名字就能知道,現在除了在動物園以外,就只能在美洲看到了,但其實美洲只是牠們過去曾佔領的地區的一小部分。從留下來的化石可以得知,美洲豹是從非洲啟程,經過歐亞大陸一路移民到美洲的,在非洲、歐洲和亞洲都可以找到牠們的親戚留下的蹤跡,而且分佈非常廣泛,只是後來牠們都滅絕了,只剩下我們今天在中美跟南美可以看到的現生美洲豹。

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美洲豹。圖/Wikipedia

橫跨歐亞大陸,美洲豹壯闊的移民史!

科學家認為,美洲豹的祖先來自於非洲的原始大貓,牠們在更新世早期時幾乎同時進入了歐洲和西亞洲,在地中海的意大利、希臘和荷蘭等地區都有找到牠們的化石;後來在更新世早期的末端,海平面因冰期而下降的時候,牠們又從俄羅斯西伯利亞東岸與美國阿拉斯加西岸之間的白令陸橋擴散到了北美洲,最後在更新世的中期從北美走到了南美洲,完成美洲豹橫越幾個大陸的旅程。

這些在更新世留下化石的美洲豹親屬全都被歸納於歐美洲豹(Panthera gombaszoegensis)這個種,也是現生美洲豹最親近的親屬,甚至是牠們的祖先。牠們雖然與現生的美洲豹非常相似,但也有一些形態上的差別:現生的美洲豹擁有非常結實的牙齒,尤其是小臼齒,而上犬齒側面的直槽則退化了;而歐美洲豹的牙齒結實度比現生美洲豹低,犬齒上的直槽也都還在。不過,也有些科學家主張這些化石與現生美洲豹的差異,不足以讓牠們成為一個新的物種,而把牠們歸類為美洲豹的一個亞種 Panthera onca gombaszoegensis

美洲豹的祖先起源於非洲,之後擴散到歐亞大陸,最後經白令陸橋到達北美及南美洲。圖/參考資料3

都是豹甭分這麼細?亞洲的「歐美洲豹」

在更新世早期的初到中段生活在歐洲的歐美洲豹屬於 Panthera gombaszoegensis toscana 這個亞種,牠們的體型比較小;而到了更新世早期的末端及更新世中期的初段,在歐洲的歐美洲豹則歸類為 Panthera gombaszoegensis gombaszoegensis,牠們的體型最大,牙齒也比其他亞種結實。在更新世早期快結束時到達美洲的歐美洲豹則屬於 Panthera gombaszoegensis augusta

而在我們身處的亞洲,從更新世早期的初到中段,在西部的喬治亞、中部的塔吉克斯坦和南部的巴基斯坦都有歐美洲豹的身影。德國的研究人員因為觀察到在喬治亞(Georgia)發現的化石的牙齒比其他的亞種細長而不結實,體型也比較小,而以它為模式標本,在 2010 年發表了 Panthera onca georgica 這個新的亞種。

在 2020 年,中國的一個研究團隊則覺得歐美洲豹應該是一個獨立的物種而不是現生美洲豹的亞種,而重新把化石歸類在 Panthera gombaszoegensis georgica;而且他們發現,在亞洲的歐美洲豹化石都跟喬治亞的模式標本有相同的特徵,所以把它們全都歸類為同一個亞種,跟歐洲的歐美洲豹區分開來。

在亞洲西部喬治亞發現的歐美洲豹化石,是亞洲亞種 Panthera gombaszoegensis georgica 的模式標本。圖/參考資料2

美洲豹在歐亞絕跡,與花豹當上一哥有關?

歐美洲豹和現生的美洲豹最大的差別在於牙齒的形態,因此推測跟牠們的食性息息相關。現生美洲豹喜好捕獵有堅硬鱗片或硬殼的動物,如犰狳以及凱門鱷,為適應這個偏好,歐美洲豹在到達美洲以後演化出了較強壯的小臼齒和比較退化的犬齒直槽。反之,在歐美洲豹曾經生活過的歐亞大陸並沒有犰狳,而且在亞洲南部的鱷魚體型較大,超出歐美洲豹可以捕殺的範圍,因此牠們的食性可能較廣泛,不像現生的美洲豹一樣偏好有硬殼的獵物,因而還沒演化出更結實的牙齒,齒槽也沒有完全退化。

由於歐美洲豹的食性廣泛,和花豹(Panthera pardus)相近,而且牠們在歐洲和亞洲都有共存過的紀錄,因此有研究人員推測,牠們之間很有可能曾經出現資源上的競爭,是導致歐美洲豹最後在歐洲絕跡的其中一個因素穴獅(Panthera spelaea)、斑鬣狗(Crocuta crocuta)及直立人(Homo erectus)也可能是歐美洲豹的競爭者之一。

在亞洲,歐美洲豹確切的化石紀錄最晚只到更新世早期的中段;而在歐洲,在四十五萬到三十萬年前這段期間,歐美洲豹就變得比以前稀少,直到在三十萬年前完全消失。在這以後,歐洲的花豹不只數量增加、體型變大,分佈也變得更廣,取代了歐美洲豹的生態區位。

生物自古分佈變化多,化石乘載遷移史

美洲豹曾經在好幾個大陸上生活過,現在卻只能在美洲找到牠們的身影,我們只能以化石紀錄來推測牠們擴散的路徑和滅絕的原因。其實大部分生物的分佈都不斷地在變化,現在我們所能看到的,只是牠們曾經生活過的範圍的冰山一角而已。

經歷過數百萬年的擴散、海平面的升降和大小型的滅絕事件,只有化石紀錄才能告訴我們現在的生物是從哪裡來,曾經在哪些意想不到的地方生活過,又為何消失。因此,只有藉著化石回到過去,我們才能看到不同的生物曾經在甚麼環境與壓力下生存、跟哪些生物共存,又會因哪些因素而滅絕,真正了解一個物種與環境及其他生物之間的關係。

參考資料

  1. Marciszak, A., Lipecki, G. 2021. Panthera gombaszoegensis (Kretzoi, 1938) from Poland in the scope of the species evolution. Quarternary International.
  2. Hemmer, H., Kahlke, R. D., Vekua, A. K. 2010. Panthera onca georgica ssp. nov. from the Early Pleistocene of Dmanisi (Republic of Georgia) and the phylogeography of jaguars (Mammalia, Carnivora, Felidae). Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie Abhandlungen. 257: 115-127.
  3. Jiangzuo, Q., Liu, J. 2020. First Record of the Eurasian jaguar in southern Asia and a review of dental differences between pantherine cats. Journal of Quaternary Science. 35(6): 817-830.
  4. Sims, M. E. 2005. Identification of mid-size cat skulls. Identification Guides for Wildlife Law Enforcement No. 7. USFWS, National Fish and Wildlife Forensics Laboratory, Ashland, OR.

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Crystal_96
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我是國立臺灣大學的碩士生,目前在做古生物相關的研究,我的ig (@purpletiger_viovora) 也有古生物相關的插畫和科普哦,歡迎來追蹤交流!


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我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?

胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)


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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。