猛犸象为什么声音那么大(猛犸象吃便便要从娃娃抓起)

出品:科普中国

制作:090811mario

监制:中国科学院计算机网络信息中心

在许多动物眼里,屎,可是一个好东西。屎壳郎已经名声在外,苍蝇也天天围着厕所转悠,小兔子则直接从肛门摄取软便,进行二次消化。

那么,古生物是否也好这一口呢?

食粪,为传统习俗

实际上,吃便便是一种非常古老的习俗

至少在两亿多年前,粪便就已经成为某些动物的粮食和爱巢,它们终日在粪便里觅食、漫步和穿梭……这一切,并非凭空臆想,而是源于化石的作证。

来自亚利桑那州和澳大利亚的三叠纪时期粪化石,均已被科学家观察到不同程度的食粪痕迹:粪化石表面有弯弯曲曲的凹槽,内部有直径几毫米的洞穴,微小洞穴里还填充着与粪化石不一样的沉积颗粒。这些都是两亿多年前的无脊椎动物对粪便进行一番享受后,所遗留的痕迹

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来自澳大利亚三叠纪时期的粪化石,(G)疑似带有无脊椎动物活动痕迹。图片来源:参考文献[1]

但我们很难精确识别出食粪者的身份,只能在对比现今具有食粪行为的无脊椎动物后,粗略地认为是双翅目幼虫的杰作,因为相同的痕迹可能由活动行为相似的不同动物产生。

不过,双翅目小幼虫只是漫长食粪史上的沧海一粟。随着时间的推移,生命的演化,会有越来越多动物加入到食粪大军中,其中更是不乏古生物界的顶流明星——猛犸象是也

食粪,猛犸象也在行

猛犸象最初起源于非洲,一路向北、向东扩散至欧亚大陆,并通过白令陆桥抵达北美洲,期间经历多次演化,最终成为身披长毛的真猛犸象(Mammuthus primigenius,即《冰河世纪》电影里的长毛象,同时也是大众最熟悉的猛犸象种类。

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真猛犸象(长毛猛犸象)复原图。图片来源:wikipedia

如今,虽然冰天雪地里不再有它们浩浩荡荡的身影,但在西伯利亚和阿拉斯加的冻土层之下,依旧埋藏着大量真猛犸象的尸体。随着气候变暖以及人类活动的影响,昔日冰河巨兽的遗骸会断断续续浮现于地面,而让它们最先蒙上吃便便之名的猛犸象,叫做"Yukagir"

2002年,Yukagir猛犸象出土于西伯利亚北部的一个小村庄,它比较特殊,没有躯干,只有孤零零的头部,是一只不完整的成年雄性。科学家在后续的几次发掘中,也只寻回了前腿、胃和部分肠道。

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Yukagir猛犸象的遗骸。图片来源:参考文献[2]

肠道的内容物显示,Yukagir猛犸象的最后一餐主要是莎草科植物、苔藓、柳枝等,以及一坨粪便。你肯定会问:"为什么肠道有粪便,就等于有吃便便的习惯呢?我肠道里也有便便呀!"

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猛犸象肠道里的粪便。图片来源:参考文献[3]

和你不同,猛犸象的肠道里还有真菌Sporormiella的子实体

真菌Sporormiella极度嗜好粪便,普遍生长于家畜以及野生植食性动物的粪便之上,负责回收残余的营养物质,并且需要暴露在空气中至少一周才会发育成熟。这意味着,Yukagir猛犸象临死前吃了一坨并不新鲜的粪便——至少在地面上躺了一周且长满真菌的粪便

那它吃了谁的便便呢?

由于粪便化石和其它消化道内容物中,均没有检测到胆汁酸,这与其现代亲戚大象的生理习性一致,所以Yukagir猛犸象很可能是自产自销,或者是尝它象之屎。

不过,一只猛犸象存在食粪行为并不足以代表普遍现象,毕竟谁也不能保证Yukagir猛犸象没有患上嗜粪的怪病。直至2011年,又有一项研究宣称找到了猛犸象食粪的证据,这才让大家意识到,猛犸象吃便便可不是闹着玩的。

这回的粪便化石来自阿拉斯加的猛犸象体内,粪便中除了包含植物残渣,还带有许多真菌Sporormiella的子实体,以及缺乏胆汁酸。很显然,这和Yukagir猛犸象的情况如出一辙——自产自销或是尝它象之屎,表明猛犸象吃便便并不是一种罕见现象,更像是一种常见的行为

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阿拉斯加发现的猛犸象粪便化石。图片来源:参考文献[4]

此外,以上两只存在食粪现象的猛犸象还有一个相似之处——均为濒死的成年个体。解剖结果显示,它们的身体状态较差,死亡时间都在冬季或早春,恰好是食物资源较为稀缺的时期,很可能长期遭遇着巨大的觅食压力。或许对于猛犸象而言,在漫长又难熬的寒冬里,上一个夏天留下的粪便是解决能量需求的重要食物之一。这也让科学家认为,猛犸象吃便便的现象仅由觅食压力所造成。

但很快,来自西伯利亚的一具猛犸象幼崽打破了这些认知

食粪,从娃娃抓起

Lyuba是一头雌性猛犸象幼崽,高85厘米,体长115厘米。它出生于冬末或早春,年龄为一个月左右,因渡河时溺水窒息而亡,随后被埋藏于河床之下,躯干以及器官几乎完好无缺,是保存状态最完好的猛犸象之一。

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猛犸象幼崽Lyuba。图片来源:wikipedia

它作为一个月大的猛犸象幼崽,尚且无法咀嚼植物,嘴里刚刚萌出的小牙齿也没有明显磨损,营养来源主要依靠母亲的乳汁

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猛犸象幼崽消化道里的奶液残留物。图片来源:参考文献[5]

但奇怪的是,Lyuba的肠道内竟然含有非常丰富的植物残骸,主要有莎草科植物、柳叶、柳枝、苔藓以及种子,并且带有剪断和扭曲的痕迹——这是在咀嚼。因此,科学家推测,刚出生不久的Lyuba肯定是吃了成年猛犸象的粪便。

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猛犸象幼崽消化道里的植物残骸,图20和图21为带有咀嚼痕迹的莎草科植物。图片来源:参考文献[5]

推测很快得到验证,科学家从Lyuba的肠道内又发现了粪便重度爱好者,真菌Sporormiella的子实体。如上文所说,这些子实体需要排便后暴露在空气中一周才会形成。

如此一来,虽然没在Lyuba的体内发现粪便,但因为存在大量带有咀嚼痕迹的植物和真菌Sporormiella,我们有理由认为这头猛犸象幼崽吃了已排泄至少一周的粪便。

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猛犸象幼崽的消化道内容物,图42和图43为真菌Sporormiella。图片来源:参考文献[5]

至于Lyuba吃了谁的便便,科学家给出的结论比较有意思:Lyuba死亡的季节是冬季或早春,天气寒冷,地面上的老粪便可能处在冰冻或半解冻的状态,刚出生不久的幼崽很难直接吞食。因此,首先是它的母亲吞食掉一坨已经长着真菌的老粪便,然后排泄出体外,再由年幼的Lyuba饱餐一顿(禁止套娃)。

除了年龄较小,Lyuba与之前两只成年猛犸象的身体状态也截然不同,它的皮肤之下储藏着大量脂肪,这直接反映出营养状况良好,且未受饥寒的影响,可谓是生龙活虎。

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颈部可见脂肪堆积形成的隆起,身体两侧也有较厚的脂肪层。图片来源:参考文献[6]

既然不缺营养,为何还吃便便呢?

答案或许可以从猛犸象的亲戚类群中寻找,也就是现代的大象。

无论是新闻报道,还是科学研究,都有观察到幼象会吞食成年大象的粪便,因为幼象需要从粪便里摄取肠道细菌,以此来完善自身的消化系统和免疫系统有利于以后消化各种各样的植物。那么猛犸象幼崽很可能会遵循同样的行为,依靠吞食成年个体的粪便,建立肠道菌群,顺便吸收额外的营养,填填肚子。

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三个月大的非洲象在吃新鲜粪便。图片来源:HERD Elephant Orphanage

由此可见,Lyuba是研究猛犸象行为的重要资料来源,它不仅带来了猛犸象吃便便的新证据,还支持了吃便便是猛犸象的正常生活习性,男女老少均好这一口,且不再局限于食物资源匮乏的冬季。

如果放眼古生物食粪行为的研究史,你会发现,诸如猛犸象这样的大家伙少之又少,Lyuba这样的化石标本也难得一见,绝大多数化石都和小虫子有关。但生命又是如此古老,亿万年的岁月里,肯定还有很多有意思的食粪巨兽等待被发掘,我们拭目以待……

(注:文中拉丁名均为斜体)

参考文献:

[1] Northwood, Caroline. (2005). Early Triassic coprolites from Australia and their palaeobiological significance. Palaeontology. 48. 49 - 68. 10.1111/j.1475-4983.2004.00432.x.

[2] Mol, Dick; Shoshani, Jeheskel (Hezy); Tikhonov, Aleksei; GEEL, Bas van; Lazarev, Peter; Boeskorov, Gennady; Agenbroad, Larry (2006). "The Yukagir Mammoth: Brief History, 14c dates, individual age, gender, size, physical and environmental conditions and storage" . Scientific Annals, School of Geology Aristotle University of Thessaloniki (AUTH). 98: 299–314. Retrieved 2014-06-12.

[3] Geel, Bas & Aptroot, Andre & Baittinger, Claudia & Birks, Hilary & Bull, Ian & Cross, Hugh & Evershed, Richard & Gravendeel, Barbara & Kompanje, Erwin & Kuperus, Peter & Mol, Dick & Nierop, Klaas & Pals, Jan & Tikhonov, Alexei & Reenen, Guido & Tienderen, Peter. (2008). The Ecological implications of a Yakutian mammoth's last meal. Quaternary Research. 69. 361-376. 10.1016/j.yqres.2008.02.004.

[4] Geel, Bas & Guthrie, R. & Altmann, Jens & Broekens, Peter & Bull, Ian & Gill, Fiona & Jansen, Boris & Nieman, Aline & Gravendeel, Barbara. (2011). Mycological evidence of coprophagy from the feces of an Alaskan Late Glacial mammoth. Quaternary Science Reviews. 30. 2289-2303. 10.1016/j.quascirev.2010.03.008.

[5] Geel, Bas & Fisher, Daniel & Rountrey, Adam & Arkel, Jan & Duivenvoorden, Joost & Nieman, Aline & Reenen, Guido & Tikhonov, Alexei & Buigues, Bernard & Gravendeel, Barbara. (2012). Palaeo-environmental and dietary analysis of intestinal contents of a mammoth calf (Yamal Peninsula, northwest Siberia). Quaternary Science Reviews - QUATERNARY SCI REV. 30. 3935-3946. 10.1016/j.quascirev.2011.10.009.

[6] Fisher, Daniel & Tikhonov, Alexei & Kosintsev, Pavel & Rountrey, Adam & Buigues, Bernard & Plicht, Johannes. (2012). Anatomy, death, and preservation of a woolly mammoth (Mammuthus primigenius) calf, Yamal Peninsula, Northwest Siberia. Quaternary International - QUATERN INT. 255. 10.1016/j.quaint.2011.05.040.

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