古生代经常可以看到多个纲分别占据基本没有天敌的优势生态位,石炭纪为止各门争奇斗艳就不说了。脊椎动物称霸之后,二叠纪的陆地上还能看到合弓纲蜥形纲两开花,而到了三叠纪基本变成蜥形纲一枝独秀,侏罗纪和白垩纪不但是蜥形纲的天下而且精确到蜥臀和鸟足两目;新生代则是哺乳纲占据陆地上几乎所有的高生态位。

为什么会出现这种生态位垄断的现象?每次大灭绝之后,各纲各目都只剩一些苟活的战五渣,按说这种生态位大量空缺的时候各纲各目都有机会演化成强势物种。为什么二叠纪灭绝后再没出现过多个纲瓜分优势生态位的现象?

比如新生代早期,冠恐鸟等巨大陆行鸟类曾经一度占据过食物链顶层。为什么这些巨鸟不但没有进一步巨大化重占恐龙的生态位,连和哺乳类在地面分庭抗礼都没有做到?


2019.04.04修正

首先,我原文里把「脊椎动物亚门」打成了「脊索动物亚门」,已经修正。脊索动物Chordata是一个门,分为头索,尾索,脊椎vertebrata三个亚门,谢谢指正。

然后大家问到为什么鱼是温血warm-blooded。这其实是个比较复杂的问题,因为单纯用温血/冷血来区分脊椎动物过于简单,因为动物调节体温的能力不是二分的,而是相对连续的。比如金枪鱼这类擅长游泳的鱼类就有很强的体温调节能力。放那幅图片主要目的是显示传统分类方法下的脊椎动物中五个大类。

以下为原答案

动物生理学上的东西大家已经讲了不少了,我补充一些分类学的东西。

按照传统的分类学,脊椎动物亚门大致可以分为哺乳,鸟,鱼,爬行,两栖等五个纲,「优势生态位被一个纲垄断「指的应该就是中生代是爬行动物时代,新生代是鸟和哺乳动物的时代。当然,题主提到了更具有演化意义的合弓纲和蜥形纲,但是本质上依然没有脱离传统的分类学概念。

相比传统的层级化的分类学,更贴近实际情况的是以演化树为基础的系统发育学。严格来说,应该尽量避免使用任何高级分类单元(界、门、纲、目、科等等)。因为,物种是一个可以被定义的概念,尽管有生物学物种,形态学物种,系统发育物种等多种概念,但至少在一定的情况下物种的概念是可以被定义的。相比之下,高级分类单元是否真实存在应该画上一个问号。

举例说明,如果所有恐龙是一个总目,兽脚类恐龙是一个亚目,那么真兽脚类eutheropoda,坚尾龙类tetanurae,虚骨龙类Coelurosauria,手盗龙形类Maniraptoraformes,手盗龙类Maniraptora,近鸟类Paraves,鸟翼类Avialae等等又是什么单元呢,最后到包含1万多个现生物种的鸟纲Aves反而还更高级了。当然,永远都可以插入」总目「,」超科「之类的分类单元,但这不会解决根本的问题。最省事的办法就是全部用演化支代替,但是考虑到实用性和传统分类学的惯性,现在大部分情况下都是二者混用。

另外,关于」生态位垄断「的概念,我觉得应该更加谨慎。演化生物学中一个经典的研究就是通过统计历史中的生物多样性来推测大灭绝事件,以及处于」垄断地位「的生物类群。

稍加注意即可发现,这类研究一般会采用海洋生物作为统计对象,因为化石数量和种类都明显高于脊椎动物。随著统计精度的提高,可以明显观察到5次规模较大的灭绝事件。但如果仔细思考,这样的研究背后有一个假设,就是在极大的时间尺度,地球生态环境可以承载的分类单元数量是不减的。在这个假设里,我们才能讨论灭绝事件,生态系统恢复等等。

如果考虑陆生生物圈,现存的脊椎动物(哺乳+爬行+两栖+鸟)大概不到3万种,算2万种吧,一个物种的平均寿命算两百万年。那么在所谓的恐龙」统治「的年代(晚三叠到晚白垩,大概160百万年),我们估计恐龙占所有陆生脊椎动物物种数量的10~50%,那么历史中存在的恐龙物种数量应该是(160/2)*20, 000 * (10~50%)= 16万到80万种,但现在发现的被广泛认可的恐龙物种应该不超过1500种。如果要讨论大尺度的演化和生态问题,我们现有的数据仅仅是冰山一角,因此误差也是巨大的。

最后,讨论生物多样性或者生态问题的时候,」苟活「,」战五渣「,」强势物种「这些词都缺乏严格的定义,更多是出于个人的主观感受。越靠近现代的生物群大家越熟悉,所以觉得稀松平常,大量曝光的恐龙也被人熟知,所以也不觉得稀奇。所谓的」优势生态位「并不存在,我猜你指的是」优势种群「或者」顶级捕食者「,一个体现在个体数量,另一个是食物链中的地位。


二叠纪-三叠纪大灭绝之后,主龙类演化出来的气囊呼吸系统,比合弓纲的高效,而且恐龙型类这个演化支,率先演化出直立行走步态(大灭绝之后不久就进化出来,比镶嵌踝类主龙和合弓纲早了很多),高效的呼吸系统+先进的步态,导致陆地运动能力上恐龙型类就占据了巨大优势。另外主龙类比合弓纲更耐旱耐热,需要水分少,这在干旱炎热的三叠纪,是非常有利的特征。所以中生代大部分陆地生态位被恐龙总目这一个总目占据。直到那颗小行星到来

白垩纪-第三纪大灭绝中,陆地动物幸存下来的,卡的是10KG 的界限,正好非鸟类恐龙基本都是这个界限之上,所以全灭。而中生代哺乳类,基本体重都在这个界限之下,所以有很多种类幸存挺了过来,恐龙总目挺过这次大灭绝的演化支,就是早期适应树栖生活成功小型化,后来演化出飞行能力的演化支,也就是鸟儿们。但是这个演化支比较特化,为了飞行生活减重,尖牙利爪都没了,所以后来哺乳类大型化后,巨鸟们就很吃亏了。


前面几个答主已经说了为什么陆地动物的优势生态位往往会被同一个纲垄断,我来说一下关于古生代为啥能有多个优势生态位。个人观点,说错欢迎指正。

最主要就是因为——活动空间

陆地动物活动范围主要局限于地面,除此之外还有天空和地下这两个条件不太好的小地方,所以陆地动物其实就像住在一个大平层的房子里,只有楼顶、一楼、地下室这三个活动空间。

而古生代时期,绝大部分生物都在海洋里。首先,海洋面积就是陆地的三倍。其次,海洋还可以分为表层、次层、中层、深层、底层……还有一些可以短暂上岸和海底泥沙里生活的,相当于是一栋几十层的大厦,同时还带屋顶和地下室……曾经有人画过海洋动物分层图。虽然是搞笑的,但也可以大致上反映出海洋动物活动空间的多样和辽阔性

既然面积大,还有这么多层,那么相对应的生态位也多,每一层都能有不同的统治者。所以哪怕不是古生代时期,就算是现代,海洋物种多样性也远远比陆地物种要多得多……

其次,与活动空间相对应的,是古生代物种的战斗能力。

古生代又被叫做是「无脊椎动物」的时代,那个时候出现的动物都是一些软趴趴的动物,很多高端的生物零件都没进化出来

这就导致,古生代物种的攻防战斗大概率上是属于「菜鸡互啄」。占据同一个统治生态位的两个物种打架,就宛如我手里拿个木棍,你手里拿个木叉叉,看起来打得很热闹,其实都不怎么掉血的……除非体型差距巨大。与此同时,心脏、肌肉、骨骼什么的都很原始,相当于后勤补给也不行,打不了几下,双方都累得像狗一样,争斗也就不了了之了。

而到了陆地动物时代,生物的攻击武器和后勤零件都已经进化得比较厉害了,同在顶级生态位的两个物种打起架来就像你手里拿个刀,我手里拿把剑,刀刀见血,剑剑夺命,而且气血悠长,就很容易能分出胜负来了。


啊这大概就是分类学的锅了,古生物的分类只能根据残存的化石逆推出生理结构来分类,自然和真实差著十万八千里,不说别的如果你拿到大海雀和帝企鹅的部分骨骼你肯定会觉得这是同一个属的动物

这就是趋同进化,如今人类给恐龙按形态分为蜥臀目和鸟臀目,但是如果你穿越到白垩纪和侏罗纪进行基因检测说不定你会把恐龙划为一个超纲里面分几百个目出来

另外这样往上逆推属于纯哲学式思考,已经脱离实际应用了,你还可以问为什么之前是裸子植物纲雄霸天下,现在基本上都是被子植物纲?


近百万年以来,陆地动物的优势生态位已经被一个种垄断了。


非专业人员,轻点拍砖。其实所谓的某纲独霸天下,就是羊膜动物的天下,后口动物经过漫漫征途,终于在某神不注意的时间,演化出内骨骼这一运动和体型发展的核心科技(当然还有配套的集中的神经系统),下颌这种帮助消化的利器,上陆后发展出羊膜卵,使幼体发育过程简化,因此无论在争夺位置还是延续种族上有更大的优势,从而演化上更有保证。至于合弓纲和蜥形纲的跷跷板游戏,不过是内部争夺。


二叠纪合弓纲蜥形纲两开花?哪个蜥形纲种类开花了?其实古生代生态位也很拥挤,但是因为很多物种长久占据著某种生态位,后期之秀要抢地盘就要花费更多的力气。而二叠纪大灭绝后,很多生态位空出来了,优势物种花费很小的代价就可以占领大量生态位。白垩纪灭绝后也是同理,甚至恐龙,也是得益于二叠纪三叠纪两次灭绝后大量生态位空出,这才能独霸陆地。

古生代还有一个特点,就是生物还在不断拓展生存领域,开发全新的生态系统。比如泥盆纪植物在陆地站稳脚跟之后,各种水下生物纷纷登陆,形成了一个陆地生态系统。而到了三叠纪,已经没有什么新的生态系统了,那么存量争夺就会比增量争夺惨烈的多,也就是说谁先占领生态位,谁在下一波灭绝前就会占有长久优势。


二叠纪合弓纲在陆地上的统治地位胜过它们的后代在新生代的统治,毕竟在新生代相当长时间,南美洲和澳洲的顶级掠食者仍然被蜥形纲把持


占据优势生态位≈为当前生态环境高度特化≈在生态环境剧变中遭遇大灭绝;

反过来也差不多

生态位上出于低端≈靠吃虫子之类小动物刨树根打洞过日子≈食物易得,种群规模大,抗压能力高≈大灭绝后接管世界。然后走上循环。


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