猛犸象是怎么灭绝的?猛犸象灭绝的最可能原因

700万到450万年前，许多犀牛、剑齿虎和其他动物，甚至小熊猫，在美国田纳西州东北部的灰色化石遗址留下了化石骨骼。然而，与现场最大的发现相比，这些化石仍然相形见绌。科学家在近500万年前发现了乳齿象骨骼，这几乎是完美的。东田纳西州立大学的古生物学家克里斯·维加说:“这太棒了。”

图1:长毛象、美洲长毛象乌姆和居维叶尼乌斯属于史前大象群，在北美和欧亚大陆曾一度灭绝，直到最后一个冰河世纪

这种古老的野兽叫厄尼，体型巨大。在2015年被发现后不久，科学家们认为它在死亡前可能重达16吨。它的名字来自音乐家田纳西·厄尼·福特。后来，研究人员将这只乳齿象的重量减少到10.5吨，但名字保留了下来。

厄尼仍然是北美发现的最大的乳齿象。现代的非洲象平均重6吨，相比之下，它们就像侏儒。今年10月，研究人员在阿尔伯克基举行的古脊椎动物学会会议上报告说，在今年冬天之前，挖掘者将挖掘厄尼的剩余骨骼，以便重新组装这只古老的野兽。厄尼是古象的一个分支，古象曾在地球上漫游。科学家在整个北半球发现了乳齿象及其近亲长毛象的遗骸，包括埋在阿拉斯加永久冻土中的巨大獠牙和西伯利亚的木乃伊猛犸象幼崽。

图2:这些脚骨来自一只名叫厄尼的乳齿象，它的肩高为3.2米，是北美最高的乳齿象

现在，研究人员正在整合这些分散的发现，以形成猛犸象和乳齿象生死的更清晰画面。科学家们正在探索这些巨型食草动物在陆地上行走时所吃的食物，以及它们如何与包括人类在内的其他动物争夺气候变化和冰河时代结束时的生存资源。

这些秘密的线索存在于古老的牙齿和骨骼中。北美乳齿象牙齿上的小抓痕表明它们根据不同的环境吃草、树枝等植物，食物的多样性令人惊讶。最近对欧洲猛犸象骨骼化学成分的分析表明，随着气候变暖，这些动物可能正在与不断减少的食物来源作斗争，这可能会加速猛犸象的灭绝。

从已知的猛犸象和人类共存的地点，我们可以看到早期美国人是如何聚集在一起捕猎猛犸象的，以及他们是如何充分利用这种巨大动物的肉来养活自己的。科学家希望对灭绝的大象在古代生态系统中的作用有更好的理解。加拿大麦克马斯特大学的遗传学家和人类学家亨德里克·博伊纳指出:“这些大型食草动物在人类到来之前和之后是如何应对气候变化的？这些大象的适应能力有多强？”

这些答案甚至可以帮助生物学家获得更多的经验和教训，帮助现代大象应对栖息地缩小和狩猎压力上升的问题。

图3:与田纳西乳齿象厄尼的小腿骨相比，现代非洲象的小腿骨极其纤细

地区差异

在过去的2500万年里，大约有12种猛犸象和乳齿象分布在世界不同的时期和地区。大多数物种在最后一个冰河时代结束前就消失了。最著名的是Mammuthus prigenius，出现的时间相对较晚，大约在35万年前，长期生活在北美、欧洲和亚洲，甚至与早期人类共存。大象的长毛和上翘的尖牙使它成为冰河时代的象征物种。它曾与剑齿虎、洞穴熊和其他灭绝的动物一起在北方草原上游荡。

北美也有哥伦比亚猛犸象(Mammuthus columbi)，大约出现在100万年前。它们比猛犸象体型更大，毛发更少。它已经旅行到南美洲和中美洲，甚至在新墨西哥州的白沙国家纪念碑上留下了清晰的足迹。那里的公园管理员研究了巨大的“践踏地”，一群群哥伦比亚猛犸象曾经在那里践踏并在地上咆哮。

第三种灭绝的大象近亲是乳齿象，包括美洲哺乳动物。猛犸象通常比猛犸象更小、更长、更重。维加解释说:“我们通常认为猛犸象是更新世的巨兽。根据他们的体重，他们又长又瘦又高。相比之下，乳齿象看起来有点矮胖。”

图四:乳齿象的牙齿(上图)有锋利的尖端，非常适合研磨木质材料，如枝叶。猛犸象的牙齿是平的，这样它可以更好地吃草

区分猛犸象和乳齿象，要从牙齿开始。猛犸象的牙齿有锥形尖端，不像猛犸象的牙齿又宽又平。这说明乳齿象会咬更多的树枝、树干和多叶的东西，而不是像猛犸象那样在牙齿之间磨牙。有了详细的牙齿研究数据，研究人员对这些动物的饮食有了更好的了解。

美国范德比尔特大学的古生物学家格雷戈利·史密斯和拉丽莎·德·森蒂斯峰最近与俄亥俄州肯特州立大学的古生物学家杰里米·格林合作。他们观察了象牙磨损的图案，如坚果或橡子留下的凹坑，以及草叶留下的细长划痕。研究人员研究了来自北美各地的65只乳齿象化石，它们生活在51000年至11000年前。

结果显示乳齿象吃的植物差异很大，取决于它们生活的地方。在佛罗里达，这些牙齿显示乳齿象总是咀嚼相对柔软的物质，这可能是柏树的精致尖端。在密苏里州，乳齿象吃坚硬的物质，如种子和树皮。在纽约，他们嚼针和树枝。张去年发表在《古地理、古气候和古生态学》上的这篇关于乳齿象食性的罕见研究，表明乳齿象具有很强的适应性。至少，这些乳齿象在迁徙过程中可以灵活地改变食物来源。

10月，史密斯在阿尔布开克会议上报告说，冰河时期的另一头大象不够强壮，无法适应，那就是生活在北美和南美的长牙(包括厄尼)。这只大象比猛犸象和乳齿象小，在大小和高度上更像现代大象。早期，美国人猎杀有牙齿的大象，但早在人类到来之前，这种生物就开始减少了。

齿状大象的灭绝令人惊讶，因为它们几乎可以吃任何植物，包括树和草。理论上，这些动物应该能够适应任何食物来源。然而，当猛犸象和乳齿象迁移到长牙的领地，气候变化挤压了更多的可用资源时，长牙显然无法应对这些竞争和压力。

为了找出原因，史密斯比较了长毛象、乳齿象和埋伏牙的牙齿磨损模式和其他证据，它们都曾经生活在墨西哥湾沿岸的德克萨斯州和佛罗里达州的平原上。史密斯发现，从大约180万年前开始，有牙齿的大象从吃草变成了吃更广泛的食物。但是猛犸象之前已经习惯吃草了，而乳齿象更擅长吃木本植物。史密斯说，有牙齿的大象无法与其他大象竞争。

最终，象牙开始从它们的栖息地消失。在大约11000年前的最后一次灭绝之前，只有少数物种幸存下来。

互相竞争？

在大西洋的另一边，面对气候变化，一场类似的资源之战已经开始。但是，这一次，猛犸象需要和马竞争。动物牙齿和骨骼中的化学线索显示了元素或同位素的变化，其目的是吃特定的植物或肉。一些植物元素的细胞核含有额外的中子，这反映在吃这些植物的动物骨骼的同位素组成上。食肉动物记录它们吃的食草动物。

与其他食草动物相比，猛犸象的骨骼中有不寻常的同位素。即使与同一地区的马等食草动物相比，它们骨骼中氮-15的同位素含量通常更高。这可能是因为猛犸象更喜欢吃成熟干燥的草，这些草的氮15含量比嫩草和绿草高，而大多数食草动物更喜欢嫩草。

然而，有一个地方的猛犸象骨骼中没有高水平氮-15的迹象，即乌克兰的迈兹赫里奇遗址，该遗址以其由猛犸象骨骼制成的史前小屋而闻名。与猛犸象的典型特征相比，麦兹赫里奇遗址猛犸象骨骼中氮-15的含量要少得多。德国图宾根大学的生物化学家多萝西·德鲁克(Dorothy Drucker)说:“对我来说，这是一件新的不寻常的事情。”

为了找出原因，德鲁克和他的同事最近研究了迈兹赫里奇附近其他地方的猛犸象骨骼。所有这些骨骼都可以追溯到大约18000到17000年前，当时地球正在逐渐变暖。研究表明，这些骨骼中的氮-15水平也很低。在论文中，研究人员指出，事实上，这些骨头中氮-15的含量与同时在附近发现的马骨一样低。

这说明猛犸象不吃富含氮-15的草。相反，很明显一些因素迫使他们有了新的选择。也许气候变化改变了猛犸象栖息地的植被类型，把富饶的草原变成了生产力低下的灌木丛。从17000年前到13800年前，猛犸象不得不和其他食草动物(如马)争夺这种冷门食物，这可能是压垮它们的最后一根稻草。

图5:用猛犸象骨头建造的小屋显示了早期人类是如何依赖这些动物来满足他们的日常需求的。在许多地方，人类狩猎导致大象灭绝

当然，气候变化并不是唯一给猛犸象和乳齿象带来压力的因素，因为最后一个冰河时代即将结束。几千年来，人们在欧洲和北亚狩猎猛犸象，这可能导致猛犸象数量逐渐减少。在北美，猛犸象的数量减少得更突然。猛犸象和乳齿象在没有大型食肉动物的情况下已经生存了几十万年甚至更长时间。然而，16000年前，人类跨过西伯利亚大陆桥来到阿拉斯加，带来了如何使用长矛杀死这些巨大野兽的知识。

几十年来，科学家们一直在争论人类狩猎与气候和其他环境变化之间的关系，以及它们导致北美猛犸象和乳齿象灭绝的程度。怀俄明大学的考古学家托德·索罗威尔说，证据主要指向人类。他说:“人类来到了一个充满大型无辜动物的大陆。猛犸很容易杀死，几乎像一群牛。”

贪婪的食客

图6:从38000年前到33000年前，克里米亚有三种人吃猛犸象和其他肉类，这是由他们骨骼中独特的氮值决定的

在索洛韦尔研究的考古遗址中，有许多人类屠杀猛犸象、乳齿象或长牙的现象。在过去的几年里，索洛韦尔和他的同事们一直在怀俄明州东部挖掘一个名为拉普雷的遗址，该遗址有12900年的历史，是北美大约15个已知的“屠杀遗址”之一。该遗址于1986年首次发现，出土了一些猛犸象化石和许多石器。

2014年，索洛韦尔和他的团队意外发现了“考古金矿”。在拓宽1986年发现的遗址12米外的道路时，一名队员的铲子遇到了一件巨大的石头工艺品，可能是一种切割工具。苏洛威尔说:“突然，这个网站扩大了很多。”从那以后，研究人员发现了一个关于早期猎人如何聚集在猎物周围的戏剧性故事。

猛犸象的骨骼标志着动物的位置，附近有一连串的火坑，人们在那里扎营、屠杀。营火附近有很多家庭手工艺品，如骨针、骨珠等，说明几户人家甚至整个村子都为了方便捕猎猛犸象而暂时定居下来。索洛韦尔说:“我们一直希望找到与动物有关的露营地，但从考古的角度来看，这只是我们第二次在北美发现这样的东西。”

对于较小的动物，猎人可能会切开它们的猎物，并将肉带回营地。但是对于重达10吨的猛犸象来说，这几乎是不可能的。相反，人们“把他们的营地搬到猛犸象附近”索洛韦尔在各种小型考古会议上介绍了拉普雷遗迹的发现。根据在那里发现的文物数量，索洛维尔认为人们可能会花一周时间围绕着他们的猎物，一边吃肉一边喝酒。

毫无疑问，人类猎杀猛犸象。德鲁克等人在早期欧洲人的骨骼中发现了高含量的氮-15，这表明这些人从猛犸象肉中提取了大量的蛋白质。很多专家说，最后猛犸象和乳齿象灭绝，可能是人类狩猎和气候变化共同作用的结果，这种情况在世界上是不一样的。不同的大象物种在不同的时间和地点繁殖，大部分在大约11000年前消失了。当时北方冰盖消退，气温逐渐升高，只有少数孤立的兽群延续了几千年。

直到5600年前，一群长毛猛犸象还在阿拉斯加阿留申群岛北部的圣保罗岛上挣扎求生。当岛上的湖泊干涸时，这些动物可能会灭绝。在西伯利亚附近的Vrangel岛上，另一群猛犸象一直持续到4000年前。在那里，基因研究表明，这些生物最终死于过度近亲繁殖。

当这些最后的幸存者灭绝后，猛犸象的谱系也就终止了。但是知道它们的命运可能有助于研究人员帮助现代大象。在亚洲和非洲，大象很久以前就面临着与猛犸象和乳齿象一样的压力。气候变化正在重塑这片土地，人类正在猎杀大象，破坏它们的栖息地。史密斯说:“过去的教训可能会帮助环保主义者想出新的方法来帮助大象生存。化石记录可以告诉我们过去类似情况下发生了什么。我希望对古代生态有更好的了解，以便我们能够应对未来的挑战。”

加拿大麦克马斯特大学的遗传学家和人类学家博纳同意这一观点。他和研究生埃米尔·卡尔平斯基正在对乳齿象进行最大规模的DNA分析。他们从北半球收集了100多个样本。研究人员希望展示乳齿象的数量是如何随着时间的推移而增加和减少的，以及这些变化与气候变化和人类狩猎之间的关系。

博伊尔说:“人类在过去的物种灭绝中扮演了重要的角色，这并不令人震惊，甚至当我们说话的时候，人类也这样做了。但如果我们希望物种独立生存，那么气候变化会如何影响它们适应气候变化的能力？”当答案出现时，也许我们会知道大象今天需要什么帮助才能生存。