大象：地球上巨大的气候变化金丝雀

超过6英尺高，4500磅重的上巨Barytherium出现在大约2500万到3000万年前的渐新世，是气候雀第一个巨大的长鼻目动物。图片提供:uux.cn/比尔·桑德斯
（神秘的变化地球uux.cn）据密歇根大学（摩根·舍伯恩）：2013年，密歇根大学研究员比尔·桑德斯(Bill Sanders)应一个国际团队的金丝邀请前往阿拉伯半岛，研究阿布扎比的大象地球化石和化石遗址。
古生物学家桑德斯自20世纪80年代读研以来就一直在研究大象所属的上巨哺乳动物目——长鼻目。但是气候雀在阿拉伯半岛，他的变化同事想给他看一些他从未见过的东西。
他们驱车进入沙漠，金丝这是大象地球一片800万年前与非洲大陆相连的广阔土地。在那个时候，上巨生活在这片土地上的气候雀动物在各大洲之间来回迁徙。大约700万到800万年前，变化一群至少有13头大象走过这片沙漠。金丝证据就在桑德斯和他的同事面前:一系列巨大的脚印印在富含碳酸盐的沉积物上。
“你可以看到这一大片陆地，大约有三个足球场那么长。桑德斯说:“我可以立即看到800万年前在那架飞机上捕捉到的我们大象的足迹，以及穿过这些足迹的一大组足迹。”。
他马上意识到他看到的是一群由母象领导的大象的踪迹。然后，他看到了一串孤独的脚印——一只后来在他们的路上游荡的大公牛。像他同时代的人一样，雄性会独自度过他的时间，只有在他想交配的时候才会去拜访雌性领导的兽群。
这只雄象可能站了一会儿，在离去的象群后嗅了嗅空气，然后继续赶路。
”我立刻放声大哭。我被情绪控制住了，”桑德斯说。“我所有的同事都意识到这个罕见的行为化石证据对我的影响，这是一个多么独特的时刻。”
桑德斯40年的研究生涯致力于追踪6000万年来非洲-阿拉伯长鼻目动物——大象和它们的近亲——的进化。在最近的一个项目中，他追踪了化石记录中最早的长鼻目动物的迹象，直到我们现代的大象。他的调查最近发表在一本名为《非洲长鼻目动物的进化和化石记录》的书中
但是，在他的项目的八年过程中，桑德斯目睹了大象的数量下滑到不稳定的低点，大象的消亡凸显了这本书的新的紧迫性和意义。
“在某种程度上，大象是地球矿井中的巨型金丝雀。桑德斯说:“如果我们不能养活像大象一样大、一样能干、一样多才多艺的动物，那就意味着我们已经在地球的生命结构上撕开了一个口子，这种方式实际上可能对我们自己非常危险。这可能会导致我们自己的灭亡。”
Proboscidean有狮子狗那么大
在大约6000万年前的古新世中期，Eritherium是第一个出现的长鼻目动物。
“最早的长鼻目动物可能有法国狮子狗那么大。它看起来有点像河鼠。没有大耳朵。鼻子在脸的最前面，”桑德斯说。“它们没有象鼻或长牙。这些特征是随着时间的推移而获得的。”
在6000万年的时间里，有一半以上的时间里，长鼻目动物与世隔绝地生活在非洲-阿拉伯超级大陆上，这块大陆在非洲大陆从亚洲大陆分裂之前就存在了。
到了2500万到3000万年前的渐新世，又出现了11个家族。超过6英尺高，4500磅重，Barytherium是第一个巨大的长鼻目动物。
Gomphotheres出现在大约3000万年前，并统治着这片大陆，直到大约800万年前，进入晚中新世的早期。与亚洲象的大小相似，一些gomphotheres属有细长的下颚，而另一些更像今天的大象。我们现代的大象是这些gomphothere血统之一的后代。
当非洲-阿拉伯大陆与欧亚大陆发生碰撞时，秩序开花了。猛犸象和乳齿象长着长长的皮毛，分布在西伯利亚和北美。四叉齿鲨，有四颗长牙的长鼻目动物，生活在欧洲、亚洲和非洲。几乎世界各地都有数十人测试了他们的命运。最终，在数千万年的时间里，无数的长鼻目家族兴衰轮回。
已经描述了180多个科，现已灭绝。现在，只剩下三种大象:非洲森林和草原大象，以及亚洲象。
变大的生意:耳朵、牙齿、鼻子和大象进化的关键
桑德斯说，理解长鼻目动物的进化很重要。这种动物是非洲动物群的基石，在生态上占主导地位，至关重要，也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，在非洲没有其他哺乳动物群体可以被研究者追溯到那么远。
“我们试图理解长鼻目在历史上丰富的分支——为什么一些群体成功了，而另一些群体灭绝了？”桑德斯说。“我必须调查我们从地质学和地球化学中了解到的关于全球气候和当地栖息地的情况。我与许多其他古生物学家讨论了与长鼻目动物生活在一起的动物，以便我能够了解长鼻目动物生活的星球。”
桑德斯意识到，在多年的发现过程中，不同的长鼻目动物类群没有得到很好的分类。他开始回顾已知的化石记录，并将动物分类。这样，研究人员可以命名每个群体的血统。
这是必要的工作:桑德斯必须了解每一组长鼻目动物的背景，以及它们出现的时间。通过这种方式，他可以确定哪些特征使得某些血统比其他血统持续的时间更长。
桑德斯发现，对不同族群生存至关重要的一些特征是长鼻目动物牙齿发育、出现和构造的方式。包括人类在内的许多哺乳动物会立刻更换整组牙齿。它们的牙齿垂直地从颚部生长出来，长出它们的“乳牙”并用一组永久性的“成年”牙齿取而代之。但事实上，大象的牙齿和它们一些祖先的牙齿是从下颚后面向前旋转的，就像臼齿的移动通道。这样，大象就不会同时长出——因此也不会磨损——所有的牙齿。
“大象不能装假牙。其他哺乳动物不能得到假牙。当哺乳动物磨损牙齿时，它们就会死亡，”桑德斯说。“大象的一个优势是，它们可以通过臼齿的水平旋转来延长寿命。这增加了他们生育孩子的时间，也增加了他们生育孩子的数量来增加人口。”
桑德斯说，现代大象的典型特征——它们的大小、耳朵和鼻子——也是它们能够存活如此之久的原因。
如果你很大，你可以吃更广泛的食物。食物不必像小动物需要的那样高质量。你长得越大，食肉动物吃你的就越少。但是你越大，就越难到达地面吃草或找到其他植物。所以大象进化出了长长的鼻子。
“大象的鼻子里有成千上万块小肌肉。它就像你的手一样多功能，”桑德斯说。"大象可以从地上捡起一便士."
它们巨大的嗅觉使它们能够相互交流。它们用它们的长牙从地上撬开树木来获取树叶。雄性用它们的长牙来保护自己，为了接近雌性而与其他雄性争斗，以及作为性选择的一个特征。桑德斯说，它们投入精力让自己和它们的长牙变大，而雌性则把精力放在发育后代上。
尽管非洲大草原大象的耳朵比森林大象的大，但它们的大耳朵也有其用途。更具生理挑战性的是它们的野外炎热环境，非洲大草原大象有充满血管和毛细血管的巨大耳朵。扇动它们的耳朵可以给巨型动物降温。但是对于这两个物种来说，拍打它们的耳朵也可能意味着别的事情。
“如果他们不停地拍打耳朵，他们会很不安。这不仅仅是因为他们变冷了。桑德斯说:“有时它们会被某些事情困扰，它们会让其他大象知道这一点。“如果一头大象在你面前，它的耳朵向前卷着，拼命跑。”
无法逃脱的星球上的巨型金丝雀
长期以来，人类和大象有着错综复杂的历史。我们的关系可以追溯到那些足迹出现在阿拉伯半岛的时候。桑德斯说，然后，非洲象在我们人类祖先出现的地区吃草，开辟了这片土地。
“在那个时候，我们自己的两足猿群，我们的祖先祖先，我们的人类祖先也出现了，利用两足动物的优势来开发马赛克栖息地，如果大象没有通过它们的活动改变景观，这些栖息地就不会如此广泛，”他说。
但是当桑德斯完成他的调查时，非洲森林和大草原大象在濒危物种名单上的排名都下降了一级。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，栖息地的破坏，人类与大象争夺土地的冲突，以及非法野生动物贸易已经使非洲大草原大象数量减少了60%，非洲森林大象数量减少了近90%。
这两个群体都徘徊在灭绝的边缘。
“化石记录告诉我的是，这是一次复杂的进化之旅，一路上有很多意外——时间和气候的意外。大象祖先是机会主义者，在进化过程中尽力而为。但不能保证大象会是那个故事的产物，那个进化旅程的产物，”桑德斯说。
“这是一次不可复制的、极其丰富的进化之旅。因为人为因素:气候变化、偷猎、争夺土地而失去它们将是极其悲惨的。人们想要耕种，大象想要生存。从某种意义上说，大象可能会因为它们帮助繁殖的动物而濒临灭绝，这是一种残酷的讽刺。”
据桑德斯说，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U-M的同事包括科学插画家卡罗尔·阿布拉钦斯卡、约翰·克劳斯迈尔和已故的邦妮·米尔茹，以及本科生助理格哈德·蒙丁格、雅各布·卢斯克和奥斯丁·巴布特。