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从“怪兽”到机甲,个头真的是越大越好吗?

(作者/廖俊棋)

多年的期待之后,《环太平洋:雷霆再起》终于上映了。无论从预告或是片中,电影都贯彻着一个思想:“The bigger, the better(越大越好)!”诚然大型机甲与“怪兽”的战斗场面非常燃且震撼,但从生物演化的过程中,体型越大真的就越好吗?

影片里的“四大金刚”。图片来源:douban.com

越大越进化?

在《环太平洋》中,我们能看到先驱们派来的“怪兽”随着等级的增加而越来越大,而这些越后面等级的“怪兽”往往也越强并演化出越特化的武器以对付机器人。这种演化趋势当然非常可能受到人择(或者说外星人择)的影响,但在自然演化下,体型也会越演化越大吗?

电影中的巨大怪兽。图片来源:inverse.com

19世纪末,古生物学家爱德华·德林克·柯普(Edward Drinker Cope)注意到许多生物的化石都有增大的趋势,例如马和大象,最初都不过是狗和猪左右的体型大小。基于此他提出了著名的柯普定律(Cope’s rule),认为生物在演化过程中会有体型逐渐变大的趋势。

这可能是因为大体型在生存竞争中能带来更多的优势,如大体型还能附着更多的肌肉、更厚的皮肤,因此得以更有效且强而有力地抵御或是进行攻击甚至获取食物。演化强调的是“适者生存”,在能带来更多优势的情况下,难以适应的个体就会被淘汰,长期积累之下后一代就比一代更大。

现在看来,柯普定律是有局限性的,因为我们发现有些生物在演化的过程中体型并没有太大的变化,有些甚至朝着小型化发展。但对许多的生物而言,这个法则仍是非常适用的。

2015年,Noel A. Heim等人发表在《科学》(Science)中的一篇文章统计了5亿多年前的寒武纪以来超过17208种海洋生物,结果发现海洋生物整体的体型已经增加了150倍,并且这个趋势还在持续增长。他们将其作为柯普定律最佳的佐证。

柯普定律更常见的代言人是恐龙,虽然并不是所有恐龙都越长越大(看看窗外的小鸟就是小型化的例子),但生命史上最大的陆生动物确实就在这个家族之中。

有没有想过,恐龙究竟是如何让自己的体型达到这个量级的呢?

怎么长大?

蜥脚类恐龙是生命史上最大的陆生动物,其长度动辄30~40米,重量甚至能有20头大象相加。

几种蜥脚类恐龙与人的大小对比,人在最左边。右边的恐龙中,红色表示阿根廷龙、绿色表示马门溪龙、橘色为超龙、紫色为梁龙、蓝色为富塔隆柯龙。图片来源:Dinoguy2|Wikipedia

有关蜥脚类恐龙为何能如此大型化,德国的Martin Sander提出了相关模型。他提出五个导致了蜥脚类恐龙巨大化的基本原因。这五个原因分别是:繁殖、饮食、特化的头部及颈部、像鸟类的呼吸系统以及高代谢率。这些因素相互作用并互有反馈。

蜥脚类恐龙吃东西狼吞虎咽,因此可以吞下大量的食物,这是它们体型巨大的首要原因。因为不需要细嚼慢咽,它们的头就可以越来越小;同时因为没有了头骨负担,再加上类似鸟类的高效率呼吸系统,脖子也能更加增长。吃得多意味着要消化得也多,因此就有了庞大的肠道消化系统来产生高代谢率。另一方面,这种恐龙会产下大量小型的蛋,恐龙幼体很小,但因为数量众多,加上高代谢率带来的快速成长率,即便很多幼体会因为弱小被捕食,也还是能维持群体数量,于是又有更多的机会发展大型化。

由于缺乏解剖学的证据,我们并不清楚这些因素中有多少可以适用于《环太平洋》中的“怪兽”,但可以肯定的是其代谢及呼吸效率应该很高,这样才能在维持如此庞大体型的情况下灵活地与机甲战斗。在繁殖方面,电影的第一集中出现了母体产下婴儿的记录,因此能推断怪兽们应该不像蜥脚类是以量取胜型的,而是类似大象那样一次产下较少的个体,但个体存活率高。另外,“怪兽”应该还是像蜥脚类一样长得很快,不然先驱们光是等怪兽长大,而且还要一次比一次大、一次比一次多,就不知道要花上多少年了。

武器也越大越好?

生物在演化上会出现各种“武器”,有些甚至大的夸张。根据大角鹿的化石,其鹿角宽度甚至能到达3.76米。巨大的角所需要的磷和钙甚至会导致鹿自己患上季节性的骨质疏松。付出如此昂贵的代价只为一对大角,难道武器就越大越好吗?

大角鹿的巨大鹿角,大角鹿生存于更新世晚期及全新世早期的欧亚大陆。图片来源:Atirador|Wikipedia

生物学家Douglas J. Emlen在其著作《生物的武器》(Animal Weapons)指出,除非是单挑,否则越大不一定越好

Emlen原本打算从事与动物终极武器相关的研究,但造化弄人,他被分派去研究粪金龟。在粪金龟的研究中,有些粪金龟会直接在粪便上挖隧道,并守护着该据点,由于隧道大小有限,如果和别得粪金龟狭路相逢发生斗争也都是一对一的决斗,因此这类粪金龟大多长有精美的角;反观那些在地上滚着球的粪金龟,由于在开放空间,发生竞争时可能会三、四只扭打在一起,这类粪金龟就没有角。

以此为基础,在大量研究其他动物的武器后,Emlen发现从粪金龟到锹形虫,从麋鹿到大象,只要生物会进行单挑而不是混战的话,就会朝大型的终极武器发展。

而《环太平洋》中,与“怪兽”对决的方式正好符合一对一单挑,因此武器就真的是“越大越好”。

竞赛终结

但这样的疯狂武器还是会走向终点,一个原因可能是到达了生物体能负担的极限,因此再大下去没有好处;另一种就是出现以更低成本击败原本规则的方法

例如某些粪金龟会从别的地方偷偷挖洞避开厉害的粪金龟,绕道后面偷偷跟雌粪金龟交配;体型小的山羊也会趁大山羊驱赶前迅速交配得分;而流苏鹬更会假扮成母鸟,趁最具优势的公鸟不注意时交配。这些都打破以往大型或华丽武器的优势,使得规则必须重新洗牌。

而在人类军备的案例,盔甲虽然笨重,但当你的对手也穿着盔甲,那就还是越大越好的规则,但弓箭的出现终结了这一切。弓箭的出现使得贫穷的农民也能迎击尊贵的武士,而武士那迟缓得动作和笨重的武器在弓箭面前显得无力,曾经的越大越好变成了拖累行动的废铁。

人类在对抗“怪兽”的过程也是,机甲已经是非常大的负担了,如果再往大继续造,需要的经费、技术和人员都不足以支持,因此在两集电影中都极力找寻重新洗牌的方式。第一集从筑墙到使用核弹,第二集邵氏企业所要提供的无人机甲服务,都是希望能以更低的成本来改变以往战斗的规则。(编辑:婉珺)

参考文献:

  1. Heim, N. A., Knope, M. L., Schaal, E. K., Wang, S. C., & Payne, J. L. (2015). Animal evolution. cope's rule in the evolution of marine animals. Science, 347(6224), 867-70.
  2. Sander, P. M. (2013). An evolutionary cascade model for sauropod dinosaur gigantism--overview, update and tests. Plos One, 8(10), e78573.
  3. Ward, P. D. (2006). Out of thin air : dinosaurs, birds, and Earth's ancient atmosphere. J. Henry Press.
  4. Emlen, D. J. (2008). The evolution of animal weapons. Annual Review of Ecology Evolution & Systematics, 39(1), 387-413.

The End

发布于2018-03-31, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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