大象：地球上巨大的气候变化金丝雀

研究项目追溯了大象6000万年的进化历史，以及人类如何成为该物种的毁灭者

2013年，密歇根大学研究员比尔·桑德斯（Bill Sanders）受一个国际团队的邀请，前往阿拉伯半岛研究阿布扎比的化石和化石遗址。

桑德斯是一名古生物学家，自 1980 年代研究生院以来，他一直在研究长鼻动物，即大象所属的哺乳动物目。但在阿拉伯半岛，他的同事们想向他展示一些他以前从未见过的东西。

他们驱车驶入沙漠，这是一片广阔的土地，在800万年前就与非洲大陆相连。当时，分布在各大洲的动物在各大洲之间来回迁徙。大约700万到800万年前，一群至少有13头大象在沙漠中行走。证据就在桑德斯和他的同事们面前：一系列巨大的脚步声印在富含碳酸盐的沉积物中。

“你可以看到这片大飞机，大约有三个足球场长。我可以立即看到800万年前在那架飞机上捕获的大象的脚印，以及一大组脚印穿过这些脚印，“桑德斯说。

他一眼就认出，他正在看一群由族长领导的大象的足迹。然后，他看到了一组孤零零的脚印——一只大公牛雄性，后来在他们的道路上徘徊。雄性会像他的同时代人一样独处，只有在他想交配时才会拜访雌性领导的牛群。

雄性可能站了一会儿，嗅了嗅离开的牛群后面的空气，然后继续前进。

“我立刻泪流满面。我被情绪所征服，“桑德斯说。“我所有的同事都认识到这种罕见的、化石的行为证据对我的影响，这是一个多么奇特的时刻。

桑德斯将他40年的研究生涯致力于追踪6000万年的非洲-阿拉伯长鼻动物（大象及其序数亲戚）的进化。在最近的一个项目中，他追踪了化石记录中长鼻动物的最早迹象，直到我们的现代大象。他的调查最近发表在一本名为《非洲长鼻的进化和化石记录》的书中。

但是，在八年的项目过程中，桑德斯目睹了大象的数量滑落到岌岌可危的低点，大象的死亡凸显了这本书的新紧迫性和意义。

“在某种程度上，大象是地球矿井中金丝雀的巨型版本。如果我们不能维持像大象一样大、能干、多才多艺的动物，“桑德斯说，”那么这意味着我们在地球上的生命结构上撕开了一个洞，实际上可能对我们自己非常危险。它可能导致我们自己的灭亡。

贵宾犬大小的长鼻动物

Eritherium是第一个在大约6000万年前的古新世中期出现的长鼻动物。

“最早的长鼻动物应该有法国贵宾犬那么大。它看起来像一只河鼠。没有大耳朵。鼻子在脸的最前面，“桑德斯说。“他们没有树干或象牙。这些都是随着时间的推移而获得的特征。

在其6000万年中的一半以上，长鼻动物与世隔绝地生活在非洲-阿拉伯超级大陆上，这是非洲大陆从亚洲大陆分裂之前存在的陆地。

到渐新世，在2500万到3000万年前，又出现了11个科。Barytherium 身高超过 6 英尺，体重 4,500 磅，是第一个巨大的长鼻动物。

Gomphotheres大约在3000万年前出现，并统治了这片大陆，直到大约800万年前，进入中新世晚期。在体型上与亚洲象相似，一些象属的下颚细长，而另一些则更类似于现代大象。我们现代的大象是这些gomphothere谱系之一的后裔。

当非洲-阿拉伯大陆与欧亚大陆发生冲突时，骑士团蓬勃发展。猛犸象和乳齿象长出长长的皮毛，分布在西伯利亚和北美。四齿象，长着四根象牙的长鼻动物，生活在欧洲、亚洲和非洲。其他数十人几乎在世界各地测试了他们的命运。最终，在数千万年的时间里，无数的长鼻科家族兴起、衰落、再兴起。

已经描述了180多个科，现在已经灭绝。现在，只剩下三种大象：非洲森林和热带草原大象，以及亚洲象。

做大生意：耳朵、牙齿、鼻子和大象进化的关键

桑德斯说，了解长鼻动物的进化很重要。这些动物是非洲动物群的基石，在生态上占主导地位且至关重要，并且是最古老的持续存活的非洲哺乳动物，它们通过生长胎盘来生育后代。桑德斯说，非洲没有其他哺乳动物群体可以追溯到远。

“我们试图了解长鼻科动物在一段时间内的丰富分支——为什么有些群体成功了，而另一些群体却消亡了？”桑德斯说。“我必须调查我们从地质学和地球化学中对全球气候和当地栖息地的了解。我和许多其他古生物学家谈论了与长鼻动物一起生活的动物，这样我就可以了解长鼻动物所生活的星球。

桑德斯意识到，在多年的发现过程中，不同的长鼻类群并没有得到很好的分类。他开始审查已知的化石记录，并将动物分类为自己的类别。这样，研究人员就可以命名每个组的谱系。

这是一项必要的工作：桑德斯必须了解每组长鼻动物的背景以及它们被确定的时间段。这样一来，他就可以确定哪些特征允许某些谱系比其他谱系持续更长的时间。

桑德斯发现，不同群体生存的一些关键特征是长鼻动物牙齿的发育、出现和构造方式。许多哺乳动物，包括人类，都会同时更换整套牙齿。他们的牙齿通过下颌垂直生长，弹出他们的“婴儿”牙齿，并用一组永久性的“成人”牙齿取而代之。但相反，大象的牙齿和一些祖先的牙齿从下颌后部向前旋转，就像一条移动的臼齿走道。这样一来，大象就不会同时长出所有的牙齿，因此也不会磨损。

“大象不会长假牙。其他哺乳动物不能长假牙。当哺乳动物磨损牙齿时，它们就会死亡，“桑德斯说。“大象的优势之一是它们可以通过臼齿的水平旋转来延长寿命。这扩大了他们可以生孩子的时间，以及他们增加人口所需的婴儿数量。

桑德斯说，当今大象的决定性特征——它们的大小、耳朵、鼻子——也是它们能够存活这么久的原因。

如果你个子大，你可以吃更广泛的食物。食物的质量不必像小型动物所需的食物那样高。而且你越大，能吃掉你的捕食者就越少。但是你越大，就越难到达地面吃草或寻找其他植物。于是大象进化出一条长长的鼻子。

“大象的鼻子里面有数十万块小肌肉。它就像你的手一样多才多艺，“桑德斯说。“大象可以从地上捡起一分钱。

他们巨大的气味感使他们能够相互交流。他们用獠牙从地上撬开树木的叶子。雄性使用它们的象牙来保护自己，与其他雄性进行战斗以接近雌性，并作为性选择的特征。桑德斯说，他们投入精力让自己和象牙变大，而雌性则把精力放在培养后代上。

它们的大耳朵也有用途，尽管非洲大草原大象的耳朵比森林大象的耳朵大。非洲大草原大象在生理上受到开阔的炎热环境的挑战，它们有巨大的耳朵，里面装满了血管和毛细血管。扇动耳朵可以使巨型动物降温。但对于这两个物种来说，拍打耳朵也可能意味着其他事情。

“如果他们经常拍打耳朵，他们会感到非常不安。这不仅仅是因为他们在冷静下来。有时它们会受到某些事情的干扰，它们会让其他大象知道这一点，“桑德斯说。“如果一头大象在你面前，它的耳朵向前滚动，就像地狱一样奔跑。”

无法逃避的星球上的巨型金丝雀

人类和大象有着悠久的历史。我们的关系可以追溯到这些足迹出现在阿拉伯半岛的时候。然后，非洲大象在我们人类祖先出现的地区放牧，开辟了景观，桑德斯说。

“当时，我们自己的双足类人猿群，我们的祖先，我们的人类祖先也出现了，利用双足动物的优势来利用马赛克栖息地，如果大象没有改变他们的活动，这些栖息地就不会那么普遍，”他说。

但当桑德斯完成他的调查时，非洲森林和热带草原大象在濒危物种名单上都下滑了一个档次。非洲大草原大象现在被列为濒危物种，而森林大象则处于极度濒危状态。

根据世界野生动物基金会的数据，栖息地破坏、人象争夺土地的冲突以及非法野生动物贸易已使非洲大草原大象种群数量减少了60%，非洲森林大象数量减少了近90%。

这两个群体都在灭绝的边缘徘徊。

“化石记录告诉我的是，这是一个复杂的进化之旅，一路上有很多意外——时间、气候的意外。大象的祖先是机会主义的，在进化图中尽其所能。但不能保证大象会是那个故事的产物，是那个进化之旅的产物，“桑德斯说。

“这是一个不可复制的、令人难以置信的丰富进化之旅。如果因为人为因素而失去它们，那将是非常悲惨的：气候变化、偷猎、争夺土地。人们想要耕种，大象想要存在。在某种程度上，具有讽刺意味的是，大象可能被它们帮助生产的动物灭绝。

桑德斯说，该项目融合了几代古生物学家的工作，并从密歇根大学同事的努力中受益匪浅。这些 UM 同事包括科学插画家 Carol Abraczinskas、John Klausmeyer 和已故的 Bonnie Miljour，以及本科生助理 Gerhard Mundinger、Jacob Lusk 和 Austin Babut。

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