有沒有可能把一個物種誤認為多個物種?


謝邀

古生物研究中,非常多的化石的鑒定是存在爭議的,問題中提到的趨同演化性二態(或者叫性雙型),以及個體發育導致的分類爭議無可避免。古生物的研究對象是化石,而化石絕大多數情況都只保存了形態學的信息,所以,對化石的鑒定大部分是基於形態學,也會考慮地理分布和年代的因素。化石鑒定的問題始終存在,一些問題可以被新的方法或者新的化石解答,但是很多問題可能永遠不能解決。

下面我拿我稍微熟悉一點的恐龍來舉例說明。

趨同演化

趨同演化是指在不同的演化支上出現了類似的結構。最常見的兩個例子是在魚類,魚龍類,和鯨類中的魚型身體,以及翼龍,鳥類,和蝙蝠前肢特化形成的翅膀。

但事實上,這樣的趨同演化是非常好判斷的,因為這些結構在骨骼上的區別非常大。比如用于飛行的翅膀,鳥類中是三根指頭加上羽毛形成,蝙蝠是五指撐開的翼膜,翼龍則是第四指延長撐開的翼膜,面對化石不需要太多的專業知識就可以判斷。

下面舉一個恐龍的例子,阿爾瓦雷斯龍類(Alvarezsauria)。阿龍類中最進步的物種鳥面龍Shuvuuia在最早被報道的時候被認為是一種鳥類。

......including the presence of avian characteristics such as the absence of a contact between the jugal and postorbital, and between the quadratojugal and squamosal, articulations. Other earlier evidence that suggested that the alvarezsaurids were birds included the presence of a movable joint between the quadratojugal and quadrate, separate squamosal and braincase articulations of the quadrate, confluence between the caudal tympanic recess and columellar recess, a triradiate palatine, an unusually large foramen magnum, and the loss of a coronoid bone.

原因其實也很簡單,鳥面龍長得太像鳥了,在Chiappe et al., (1998)中可以看到這種恐龍具有大量鳥類的特徵,知道後來更多阿龍類中更原始的物種被發現以後,我們才知道這些類似鳥類的特徵來源於趨同演化。

鳥面龍頭骨化石 Chiappe et al., (1998)

性二態

對非鳥類恐龍來說,目前可以確定性別(僅限雌性)的唯一方法是骨組織學,如果存在髓質骨medullary bone結構,就被認為是雌性。這個判斷標準的原理是,恐龍產卵時需要大量的鈣元素來生成蛋殼,所以繁殖期的雌性會在骨骼空腔中產生髓質結構,通過觀察骨組織學切片可以來確定。一般來說,髓質骨最常見於四肢的長骨,在其他骨骼中也有若干報道。

但是,這樣的判斷標準明顯存在問題,髓質骨的存在只是確定性別為雌性的充分條件,不存在髓質骨的標本則既有可能是雌性也有可能是雄性。另外,即使是處於繁殖期的雌性,髓質骨結構也不一定能夠變成化石保存下來。

對於恐龍的性二態,很早之前就有研究。例如在中亞地區有大量化石發現的安氏原角龍Protoceratops andrewsi

Brown and Schlaikjer 1940 當時認為上圖為雄性 下圖為雌性

這兩具原角龍的頭在鼻角,頸盾的大小和朝向,還有頭骨的粗壯程度上有明顯的區別,但是這不說明任何的問題。這些所有的區別都有可能是發育階段不同,個體差異,埋藏狀況等等因素造成的。如果不能將這些因素拆分開來獨立分析,性二態就是一個毫無意義的問題。

後來有一些希望通過簡單的測量對比來區分性二態的研究,例如

Dodson 1976

儘管論文認為性二態非常明顯地存在於安氏原角龍中,但是過小的樣本(23個個體),一些難以精確定義的測量值等等因素都讓研究止步。事實上,無論使用什麼樣的測量方法,用簡單或者深奧的數學手段來處理數據,你總是可以把最後的數據分成兩堆,然後宣稱一堆是男一堆是女。這樣其實研究就變成了數學遊戲,不回答科學問題。

當然,還是有很多基於可能的性二態的藝術創作。不過從科研的角度來說,我覺得是個死胡同。

個體發育

很多生物在個體發育階段會經歷明顯的形態變化,雖然在脊椎動物中變化普遍沒有無脊椎動物那樣巨大,但是幼體和成體的形態區別也往往會超出不同物種之間的成體的區別。

先科普幾個發育生物學的概念,paedomorphosis幼態持續和peramorphosis過度發育,二者還可以各細分為三種模式。簡單來說幼態持續就是成年個體保持著祖先的幼體形態,過度發育就是成年個體出現了比祖先的成體更進一步的發育。具體見下面的示意圖

McNamara 2012

對古生物來說,很多物種都是建立在零星的標本上,很難判斷具體的年齡/發育階段。即使對於化石比較多的古生物,個體發育造成的形態學區別也很容易和其他因素混淆。例如,一個幼態持續的物種的成年個體化石就很容易和其祖先的幼年個體化石混淆。

我們還是以原角龍為例,不過現在視野稍微放寬一點,擴大到原角龍科protoceratopsidae,其中包含了兩種原角龍,弱角龍Bagaceratops,矮腳龍Breviceratops等等若干物種其中,最早的是安氏原角龍,發現於蒙古的Djadochta Formation和內蒙巴音滿都呼的對應地層,其餘的物種發現於層位稍高(即年代較晚)的地層。

就整個角龍類的演化歷史來看,過度發育peramorphosis是主線,越晚出現的物種的成年個體其頸盾和頭部的角就越明顯。但角龍類已經發現化石的幼體形態都非常相似。

McNarama 2012

角龍類演化趨勢示意圖 by Julio Larceda 注意原角龍年代事實上晚於祖尼角龍,圖中各種角龍不存在直系演化關係,都是角龍類中的演化支

通過對於比較完整的個體發育序列的化石的對比,再結合發育生物學的理論,我們可以去拆分或者合併一些物種。例如Czepinski (2019)就指出原角龍科內的大量物種,比如戈壁角龍Gobiceratops 喇嘛角龍Lamaceratops等等都是弱角龍的幼年個體,而矮腳龍依然可以當做獨立物種處理。

Czepinski 2019 原角龍科演化示意圖

最後,總結一下。在化石比較豐富的情況下,古生物學家可以區分形態學的區別是因為不同物種,趨同演化,性二態,還是發育階段。但是大多數情況是無能為力的。古生物學中只存在假說和證據,不存在證明。去研究一些細枝末節但是卻無法證偽的命題,我個人覺得,沒有什麼意義。


野生的奇蝦從土裡鑽了出來

頭身腳被各分1個物種就問你怕不怕


蟹妖這個我也不太懂。。。大概需要大量化石出土才可以吧
誠邀,我是構造地質學方向的,古生物不是太懂。關於你說的確實有可能認錯,比如化石不完整,或者與其它化石混在一起了。


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