北京發(fā)現(xiàn)世界唯一雪豹花豹共存化石點 揭秘雪豹如何走出青藏高原

　　現(xiàn)生雪豹是青藏高原及其周邊特有的大型貓科動物，但古生物學家在亞歐大陸中國、法國、葡萄牙的多個青藏高原之外地點，最新研究識別出5例稀有的有效雪豹化石，備受學界關注。

　　這當中最特別的是，北京門頭溝牛眼洞除雪豹化石外，還有花豹化石發(fā)現(xiàn)，代表了世界上迄今所知唯一一個雪豹和花豹共存的化石點。現(xiàn)在花豹和雪豹偶爾會共存在林地線附近，因此，兩者化石同一地點發(fā)現(xiàn)，對研究當時環(huán)境具有重要指示意義。

　　亞歐大陸的雪豹化石：a.甘肅龍擔；b.法國Arago；c.北京周口店第三地點；d.葡萄牙Manga　Larga；e.北京門頭溝牛眼洞。中國科學院古脊椎所 供圖

　　根據(jù)這5例青藏高原之外的雪豹化石，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(古脊椎所)團隊聯(lián)合中國科學院動物研究所、意大利佛羅倫薩大學、葡萄牙里斯本諾瓦大學、法國佩皮尼昂大學等中外機構的合作伙伴，聚焦化石雪豹與現(xiàn)生雪豹之間有何關聯(lián)、雪豹如何走出青藏高原等議題展開深入研究，相關成果論文北京時間1月16日凌晨在國際學術期刊《科學進展》(Science Advances)上線發(fā)表。

　　另辟蹊徑揭秘雪豹特殊演化之路

　　論文第一作者、中國科學院古脊椎所江左其杲副研究員介紹說，作為青藏高原的頂級掠食者，雪豹在維系青藏高原生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面具有極其重要的意義，加之獨特外形，使得雪豹成為青藏高原生態(tài)系統(tǒng)保護的旗艦物種。

　　由于青藏高原地區(qū)化石相對稀疏，第四紀(約260萬前至今)以來的記錄尤為稀少，雪豹是如何逐步演化出如今特化適應青藏高原的模樣仍然不明。分子生物學的研究支持雪豹現(xiàn)生親緣關系最近的物種是虎，但雪豹和虎的形態(tài)及生態(tài)適應都截然不同，僅僅依靠分子生物學解決不了雪豹是如何特化的問題。

　　在本項研究中，研究團隊另辟蹊徑，他們從亞歐大陸其他地區(qū)的大量豹屬化石記錄中識別出稀有的雪豹化石記錄，由此研究揭開雪豹特殊的演化之路。

　　研究團隊此次共識別出亞歐大陸5例有效的雪豹化石記錄，分別來自中國北京門頭溝牛眼洞、北京周口店第三地點、甘肅龍擔和法國阿拉戈(Arago)、葡萄牙曼加·拉爾加(Manga Larga)。除牛眼洞的雪豹化石可以歸入現(xiàn)生雪豹類群外，其他4例化石雪豹與現(xiàn)生雪豹都存在明顯差異。

　　江左其杲指出，結合DNA序列和形態(tài)學數(shù)據(jù)，研究團隊推斷豹屬的系統(tǒng)發(fā)育，支持5例化石記錄的確屬于現(xiàn)生雪豹支系，且它們相對現(xiàn)生雪豹組成并系群，表明這些青藏高原之外的雪豹并非獨立于現(xiàn)生雪豹的一個分支，而是不斷從雪豹主干上分出的小分支，說明它們很有可能代表雪豹多次在特定時間段走出青藏高原的記錄，而這些記錄共同組成了雪豹演化的幾個斷面，從而得以揭秘雪豹如何一步步特化。

　　雪豹或得以在冰期走出青藏高原

　　論文共同通訊作者、中國科學院古脊椎所鄧濤研究員表示，為研究雪豹相關形態(tài)特征演化，研究團隊首先結合傳統(tǒng)解剖學、幾何形態(tài)學、有限元分析等方法，對現(xiàn)生雪豹的功能形態(tài)展開系統(tǒng)研究。

　　結果表明，雪豹有較大的眼眶和高度發(fā)達的雙目視覺，說明其有著發(fā)達的立體視力，能在復雜地形中迅速鎖定獵物；雪豹具有較短的吻部和陡直的下頜聯(lián)合部，截面接近圓形的犬齒，對應犬齒處可產生強大力量，能應對反抗力量較強的獵物，但作為代價靈活性較低；發(fā)達的額竇系統(tǒng)，可以溫暖吸入體內的空氣，并且增加呼吸效率，適應于高寒低氧的環(huán)境；發(fā)達的聽泡前鼓室，增強對次聲波的敏感度，可以在開闊地帶更遠距離聽到獵物的動靜；較大的頰齒，能在寒冷環(huán)境下在獵物尸體冰凍前迅速吃完大部分的肉，且對已冰凍的尸體也有更好的咀嚼能力；較小的肩胛骨和骨盆，但遠端肢骨很修長，代表力量相對較弱但非常靈活的運動能力，適應在山地奔跑跳躍。

　　這些特征中，大部分是對山地環(huán)境，以及以羊亞科為主要獵物(羊類相對速度較慢，但肢骨短粗，角發(fā)達，反抗力量較強)的適應，只有少部分是對高寒低氧環(huán)境的適應。

　　研究團隊將上述現(xiàn)生雪豹形態(tài)與功能的對應關系，同化石雪豹進行對比研究發(fā)現(xiàn)，早期的雪豹包括早更新世早期甘肅龍擔的似比利牛斯雪豹、法國的比利牛斯雪豹，下頜骨雖然聯(lián)合部已較為陡直，但仍沒有縮短，頰齒也沒有增大，對應對羊亞科獵物的初步適應，但尚未有明顯高寒環(huán)境的特化。

　　此外，中更新世晚期周口店第三地點的似雪豹和晚更新世的路斯蒂娜雪豹，已與現(xiàn)生雪豹非常接近，具有相似的適應，但相關特征如外鼓骨發(fā)育程度、額頭擴展等方面，在歐洲的路斯蒂娜雪豹中的發(fā)育程度總體比現(xiàn)生雪豹仍然稍微弱一些。

　　進一步分析結果支持雪豹從中更新世以來經(jīng)歷了快速的形態(tài)特征演化，這一快速演化現(xiàn)象也與中更新世青藏高原出現(xiàn)大規(guī)模冰蓋相吻合。其說明中更新世以來，全球氣候波動性增強，冰期也變得更加劇烈，雪豹得以在約60萬年前的冰期走出青藏高原。

　　“有趣的是，中更新世也是很多羊亞科成員首次走出青藏高原，出現(xiàn)在華北和歐洲的時期，可以與雪豹走出青藏高原相互對應。”鄧濤說。

　　山地地形和獵物或比高寒更重要

　　為探索化石雪豹是否有與現(xiàn)生雪豹類似的生態(tài)習性適應，研究團隊通過現(xiàn)生雪豹分布與氣候數(shù)據(jù)的對應關系，運用隨機森林方法訓練了根據(jù)氣候數(shù)據(jù)推斷雪豹適應可能性的模型，再把末次冰盛期的氣候數(shù)據(jù)帶入其中，研究得出現(xiàn)生雪豹在末次冰盛期潛在的最大分布。

本次研究揭示的現(xiàn)代雪豹與化石雪豹的系統(tǒng)發(fā)育位置和形態(tài)空間。中國科學院古脊椎所 供圖

　　該模型研究結果表明，雖然末次冰盛期雪豹潛在的適宜分布比現(xiàn)在大得多，但歐洲和北京等仍在較為適宜的分布之外。因此，化石雪豹可能有與現(xiàn)生雪豹不完全一樣的生態(tài)適應，因而不能完全用現(xiàn)生雪豹的模型去預測化石雪豹的分布。

　　研究團隊還注意到，此次研究的中歐5例雪豹化石地點雖然可能海拔很低(低于500米)，但全部屬于山地環(huán)境，且基本都有羊亞科物種分布(除葡萄牙地點沒有動物群記錄外)，這再次印證山地地形和相關獵物對雪豹來說，可能比高寒更加重要。

　　論文共同通訊作者、中國科學院古脊椎所王世騏研究員認為，通過古生物學、分子生物學、有限元分析、物種分布模型的綜合研究并運用大數(shù)據(jù)，研究團隊綜合推斷青藏高原生態(tài)保護旗艦物種雪豹的演化歷史和功能形態(tài)適應，揭示出雪豹的演化歷程，并得出“對于雪豹而言，山地地形可能比氣候本身更加重要”這一結論，可為雪豹的保護提供重要參考，有望成為古生物學研究成果服務現(xiàn)生珍稀物種保護的范例。