剑齿虎是已灭绝哺乳动物中的代表物种。最有名的剑齿虎是生活在第四纪的刃齿虎和锯齿虎,二者都有群居习性,但剑齿虎何时形成这种行为一直没有相关研究进行探讨。这一方面是由于对群居习性相关特征的研究较少,另一方面是因为早期具有群居证据的化石记录很少。因此剑齿虎是何时,以及为何演化出群居行为一直无法推断。甘肃省临夏盆地位于青藏高原东北部,具有极其丰富且时代连续的晚新生代化石记录,为解决上述问题提供了基础。
近日,中科院中国科学院古脊椎动物与古人类研究所江左其杲博士和邓涛研究员、王世骐研究员,与瑞典自然历史博物馆Lars Werdelin、西班牙阿尔卡拉大学Oscar Sanisidro、和政古动物化石博物馆等合作,在国际期刊《Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences》报道了产于临夏盆地后山地点(大深沟动物群,灞河期中期)的大型剑齿虎类。该剑齿虎的形态与产于灞河期晚期以及保德期,欧洲Turolian以及北美Hemphillian2-4的近剑齿虎Amphimachairodus形态近似,但犬齿较小,颊齿没有显著增长,P4的原尖也相对较大,比任何已知的近剑齿虎都更原始,时代也更早。系统发育支持这种大型剑齿虎是最早的近剑齿虎,命名为和政近剑齿虎Amphimachairodus hezhengensis。
研究人员系统研究、对比了和政近剑齿虎和其他大型剑齿虎,尤其是隐匿剑齿虎Machairodus aphanistus,并把它们之间的差异与现代的狮、虎进行了对比,发现和政近剑齿虎(以及更加进步的剑齿虎族成员)与隐匿剑齿虎的差异,类似于狮和虎的差异。现代狮的面部较长,眼眶角度相对靠侧向。这指示与虎对比,狮的视觉中立体视觉的效果相对较差,但视角更广阔。 这相对不利于定位猎物,但更方便在集群捕猎的时候同时观察猎物和队友的位置,从而更好地配合捕猎。事实上狮生活在草原上,猎物相对很难隐匿,因此对猎物的精准定位的要求相对低一些,而虎生存在丛林里,由于保护色和遮挡物较多,对精确定位猎物的要求更高。隐匿剑齿虎的整体头骨形态和视觉角度与虎类似,生存在相对封闭的环境中。而和政近剑齿虎的面部明显拉长,视觉角度与狮类似,很可能有与狮近似的适应。另一方面,和政近剑齿虎的额头特别宽,要显著比吻部更宽,与其他近剑齿虎类似,和隐匿剑齿虎不同。宽阔的额头指示相对发达的额窦,与今天的猎豹类似,在快速奔跑的时候可以起到给脑颅降温的作用。这些特征指示和政近剑齿虎很可能是适应草原生活,且具有群居性的物种。临夏盆地晚中新世发现了一个近剑齿虎的前足,其掌骨受伤后相互愈合,很难发挥出正常的捕猎功能,但该个体掌骨愈合,依然存活下来了,也指示近剑齿虎之间会照顾伤员,支持群居行为的假说。
研究人员系统对比了临夏盆地和中国北方,以及欧洲晚中新世动物群的结构。研究发现在临夏盆地,晚中新世早期开始就已经非常干旱,而同时期的欧洲依然是森林环境为主。随着时间推移,临夏盆地一直保持相对较为干旱的状态,而欧洲则逐渐变得干旱。到灞河期最晚期-保德期时,欧洲变得和临夏盆地一样干旱。因此和政近剑齿虎所在的大深沟动物群代表早期干旱化的动物群,近剑齿虎起源于这样干旱的环境中,并随着欧洲干旱化加剧,扩散到了欧洲地区。
研究人员探讨了剑齿虎族群居习性的起源。在开阔地区,遮蔽物较少,猎物和猎手都相对容易发现对方,这使得伏击变得比较难,因此群居性的捕猎方式更加有利于在这样的环境下成功捕获猎物。同时开阔地带食肉动物之间相互容易见到彼此,无论是种间竞争还是种内竞争都较为激烈。研究人员发现临夏盆地大深沟动物群有多种大型食肉动物,如巨鬣狗和大型郊熊族成员,它们的存在可能也是促使剑齿虎形成群居习性的重要原因。
本项目获得青藏高原二次科考,中国科学院先导项目,国家基金委青年基金等支持。邓涛研究员为本文共同通讯作者。
原文链接:https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2023.0019
图1. a.和政近剑齿虎化石,b.后山地点,c.病态剑齿虎前足,d.和近剑齿虎共存的大型食肉动物
图2.和政近剑齿虎的系统发育位置
图3.临夏盆地和同时期欧洲动物群的对比
图4.临夏盆地晚中新世,和政近剑齿虎在巨鬣狗面前守卫猎物的场景复原图(Oscar Sanisidro 绘)