有没有可能把一个物种误认为多个物种?


谢邀

古生物研究中,非常多的化石的鉴定是存在争议的,问题中提到的趋同演化性二态(或者叫性双型),以及个体发育导致的分类争议无可避免。古生物的研究对象是化石,而化石绝大多数情况都只保存了形态学的信息,所以,对化石的鉴定大部分是基于形态学,也会考虑地理分布和年代的因素。化石鉴定的问题始终存在,一些问题可以被新的方法或者新的化石解答,但是很多问题可能永远不能解决。

下面我拿我稍微熟悉一点的恐龙来举例说明。

趋同演化

趋同演化是指在不同的演化支上出现了类似的结构。最常见的两个例子是在鱼类,鱼龙类,和鲸类中的鱼型身体,以及翼龙,鸟类,和蝙蝠前肢特化形成的翅膀。

但事实上,这样的趋同演化是非常好判断的,因为这些结构在骨骼上的区别非常大。比如用于飞行的翅膀,鸟类中是三根指头加上羽毛形成,蝙蝠是五指撑开的翼膜,翼龙则是第四指延长撑开的翼膜,面对化石不需要太多的专业知识就可以判断。

下面举一个恐龙的例子,阿尔瓦雷斯龙类(Alvarezsauria)。阿龙类中最进步的物种鸟面龙Shuvuuia在最早被报道的时候被认为是一种鸟类。

......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.

原因其实也很简单,鸟面龙长得太像鸟了,在Chiappe et al., (1998)中可以看到这种恐龙具有大量鸟类的特征,知道后来更多阿龙类中更原始的物种被发现以后,我们才知道这些类似鸟类的特征来源于趋同演化。

鸟面龙头骨化石 Chiappe et al., (1998)

性二态

对非鸟类恐龙来说,目前可以确定性别(仅限雌性)的唯一方法是骨组织学,如果存在髓质骨medullary bone结构,就被认为是雌性。这个判断标准的原理是,恐龙产卵时需要大量的钙元素来生成蛋壳,所以繁殖期的雌性会在骨骼空腔中产生髓质结构,通过观察骨组织学切片可以来确定。一般来说,髓质骨最常见于四肢的长骨,在其他骨骼中也有若干报道。

但是,这样的判断标准明显存在问题,髓质骨的存在只是确定性别为雌性的充分条件,不存在髓质骨的标本则既有可能是雌性也有可能是雄性。另外,即使是处于繁殖期的雌性,髓质骨结构也不一定能够变成化石保存下来。

对于恐龙的性二态,很早之前就有研究。例如在中亚地区有大量化石发现的安氏原角龙Protoceratops andrewsi

Brown and Schlaikjer 1940 当时认为上图为雄性 下图为雌性

这两具原角龙的头在鼻角,颈盾的大小和朝向,还有头骨的粗壮程度上有明显的区别,但是这不说明任何的问题。这些所有的区别都有可能是发育阶段不同,个体差异,埋藏状况等等因素造成的。如果不能将这些因素拆分开来独立分析,性二态就是一个毫无意义的问题。

后来有一些希望通过简单的测量对比来区分性二态的研究,例如

Dodson 1976

尽管论文认为性二态非常明显地存在于安氏原角龙中,但是过小的样本(23个个体),一些难以精确定义的测量值等等因素都让研究止步。事实上,无论使用什么样的测量方法,用简单或者深奥的数学手段来处理数据,你总是可以把最后的数据分成两堆,然后宣称一堆是男一堆是女。这样其实研究就变成了数学游戏,不回答科学问题。

当然,还是有很多基于可能的性二态的艺术创作。不过从科研的角度来说,我觉得是个死胡同。

个体发育

很多生物在个体发育阶段会经历明显的形态变化,虽然在脊椎动物中变化普遍没有无脊椎动物那样巨大,但是幼体和成体的形态区别也往往会超出不同物种之间的成体的区别。

先科普几个发育生物学的概念,paedomorphosis幼态持续和peramorphosis过度发育,二者还可以各细分为三种模式。简单来说幼态持续就是成年个体保持著祖先的幼体形态,过度发育就是成年个体出现了比祖先的成体更进一步的发育。具体见下面的示意图

McNamara 2012

对古生物来说,很多物种都是建立在零星的标本上,很难判断具体的年龄/发育阶段。即使对于化石比较多的古生物,个体发育造成的形态学区别也很容易和其他因素混淆。例如,一个幼态持续的物种的成年个体化石就很容易和其祖先的幼年个体化石混淆。

我们还是以原角龙为例,不过现在视野稍微放宽一点,扩大到原角龙科protoceratopsidae,其中包含了两种原角龙,弱角龙Bagaceratops,矮脚龙Breviceratops等等若干物种其中,最早的是安氏原角龙,发现于蒙古的Djadochta Formation和内蒙巴音满都呼的对应地层,其余的物种发现于层位稍高(即年代较晚)的地层。

就整个角龙类的演化历史来看,过度发育peramorphosis是主线,越晚出现的物种的成年个体其颈盾和头部的角就越明显。但角龙类已经发现化石的幼体形态都非常相似。

McNarama 2012

角龙类演化趋势示意图 by Julio Larceda 注意原角龙年代事实上晚于祖尼角龙,图中各种角龙不存在直系演化关系,都是角龙类中的演化支

通过对于比较完整的个体发育序列的化石的对比,再结合发育生物学的理论,我们可以去拆分或者合并一些物种。例如Czepinski (2019)就指出原角龙科内的大量物种,比如戈壁角龙Gobiceratops 喇嘛角龙Lamaceratops等等都是弱角龙的幼年个体,而矮脚龙依然可以当做独立物种处理。

Czepinski 2019 原角龙科演化示意图

最后,总结一下。在化石比较丰富的情况下,古生物学家可以区分形态学的区别是因为不同物种,趋同演化,性二态,还是发育阶段。但是大多数情况是无能为力的。古生物学中只存在假说和证据,不存在证明。去研究一些细枝末节但是却无法证伪的命题,我个人觉得,没有什么意义。


野生的奇虾从土里钻了出来

头身脚被各分1个物种就问你怕不怕


蟹妖这个我也不太懂。。。大概需要大量化石出土才可以吧
诚邀,我是构造地质学方向的,古生物不是太懂。关于你说的确实有可能认错,比如化石不完整,或者与其它化石混在一起了。


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