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Love Fruit? Thank (Dinosaur) Mass Extinction

2025/3/14
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Short Wave

AI Deep Dive AI Chapters Transcript
People
C
Chris Doughty
E
Emily Kwong
Topics
Emily Kwong: 我主持了本期节目,探讨了恐龙灭绝与植物进化之间的关系,特别是种子大小和果实数量的变化。我们采访了生态学家Chris Doughty,他利用大数据和模型研究了恐龙灭绝对生态系统的影响。在白垩纪时期,森林开阔明亮,种子较小,大型恐龙如蜥脚类恐龙作为生态系统工程师,通过移动、破坏树木、传播种子和营养物质来影响生态系统。恐龙灭绝后,森林变暗,种子变大,果实数量激增。 Chris Doughty: 我研究了恐龙灭绝对生态系统的影响,特别是对植物种子的影响。通过研究恐龙灭绝前后植物化石的化学成分,我们可以量化恐龙灭绝后森林底层光线减少的程度。通过研究现代雨林植物的生长情况,以及大型动物对森林的影响,我们可以建立模型来模拟恐龙灭绝后植物种子的变化。模型显示,森林底层光线减少导致种子变大,从而促进了果实的进化和传播。恐龙灭绝后,大型哺乳动物的出现也改变了森林底层的光线条件,导致种子大小再次发生变化。我们现在正处于第六次大灭绝时期,人类活动对生态系统的影响巨大,我们应该反思生态系统与大型动物的共同进化关系,以及大型动物灭绝对生态系统的影响。从能量消耗的角度来看,人类的能量消耗量巨大,相当于大量的“金刚”或“超龙”,对地球的长期进化轨迹产生了影响。 Chris Doughty: 我的研究表明,恐龙灭绝后,森林结构发生了显著变化,导致了植物种子大小和果实数量的改变。这并非偶然事件,而是生态系统中各种因素相互作用的结果。通过对化石记录、现代植物生长模式以及大型动物对森林的影响进行综合分析,我们构建了一个模型来模拟这一过程。模型结果显示,恐龙灭绝后,森林底层的光照条件变差,这使得较大的种子更有生存优势,因为它们能够更好地在荫蔽环境中生长。更大的种子也更容易吸引大型动物食用,从而促进种子的传播。这种变化最终导致了果实数量的增加,并对植物的进化产生了深远的影响。此外,我们还发现,在恐龙灭绝后的漫长时期内,大型哺乳动物的兴衰也对种子大小产生了周期性的影响。目前,人类活动已经成为地球上最主要的生态系统工程师,我们对生态系统的影响是巨大的,也是难以预测的。

Deep Dive

Chapters
This chapter explores the connection between the extinction of dinosaurs and the subsequent increase in fruit size. It discusses how the absence of large dinosaurs led to darker forests, favoring the evolution of bigger seeds and fruits that attracted larger animals for seed dispersal. The role of megafauna in shaping ecosystems and the evolutionary advantage of larger seeds are also highlighted.
  • Dinosaur extinction led to a darker forest understory.
  • Lack of light favored the evolution of bigger seeds.
  • Bigger seeds led to bigger fruits, attracting larger animals for seed dispersal.
  • The evolution of primates is linked to the availability of fruit.

Shownotes Transcript

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今天,我们将回到过去,一直到白垩纪时期。这就是当时的景象。那将是一片非常明亮的森林。它将非常开阔。有很多松树。克里斯托弗·多蒂 (Christopher Doty) 热爱这个时期,因为他喜欢一种恐龙。蜥脚类恐龙是有史以来最大的陆地动物。

克里斯使用大型数据集来了解生态系统。他是北亚利桑那大学生态信息学的副教授。他告诉我,蜥脚类恐龙体型如此巨大,它们就像生态系统工程师一样。它们可以推倒树木,可以分配养分,可以移动种子。它们做了很多非常重要的事情。大型动物往往与小型动物的做法不同。

蜥脚类恐龙移动养分和种子的方式是通过它们的粪便。是的,还有它们的身体。蜥脚类恐龙腐烂的尸体。这是真的。这不太好玩。但是,是的,这就是生命的循环。也许有一只像木法沙一样的蜥脚类恐龙会说:“我的儿子,你将来会变成草。”没错。是的,将来会在你儿子体内循环的那些元素,曾经也在蜥脚类恐龙体内。这些蜥脚类恐龙是食草动物,吃植物。

而这个时期的植物种子实际上相当小,大约一厘米宽。这对它们来说没问题,因为林下层有很多光线。因此,种子没有进化得更大的理由。但发生的事情是,在恐龙灭绝后,森林变得非常黑暗。当小行星撞击地球时,它消灭了地球上多达 75% 的生命。

突然之间,不再有这些大型恐龙来推倒树木了。因此,树木长得茂盛而高大,森林地面和树冠之间的林下层变暗了大约 20%。对于一颗小小的种子来说,这是个麻烦。你知道,这些小种子需要光线。古生物学家在这个时期观察到化石记录中出现了一些奇怪的现象。小行星撞击后不久,种子突然变大了。大得多。

并且水果突然繁荣起来,也就是我们今天喜爱的可食用的植物子房。但是为什么呢?恐龙的灭绝与这有什么关系呢?今天的节目中,我们将探讨恐龙的物种大灭绝如何可能导致了您今天看到的水果和蔬菜区,以及我们如何生活在另一个物种大灭绝时期,而恐龙就是我们。我是艾米丽·匡 (Emily Kwong),您正在收听来自 NPR 的 ShoreWave 科学播客。♪

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您如何知道某件事是物种大灭绝?没错。物种一直都在灭绝。这并不罕见。这只是自然的一部分。但某些事情会急剧加速这一过程,使 80%、90% 的物种灭绝。因此,将物种大灭绝与普通灭绝区分开来的因素是,更多的物种正在灭绝。

而且是全球性的。好的。所以您有一个理论,即物种大灭绝消灭了这些改变森林和推倒树木的恐龙。这意味着森林林下层越来越暗。您是如何……

检验这个想法,即黑暗的林下层导致种子和水果变大的呢?是的。你知道,你不能回去检查。你不能设置野生动物摄像头。不,不,不。是的。很难将这些拼凑在一起。所以第一个起点是我们有同事在灭绝之前和灭绝之后不久,从树叶的化石中刮掉化石。而且

我们可以测试这些树叶的化学成分。我们实际上可以说这些树叶得到了多少光线。因此,我们第一次能够准确地量化恐龙灭绝后林下层的光线减少了多少。然后我们能够做的是进入雨林并研究植物的生长情况。

因此,从这个角度来看,我们可以看到在给定的种子大小下,你会长多高?这是一种非常强的相关性。如果您很小,您就会发育成一个非常小的幼苗。如果您是一颗大种子,您就会发育成一个大的幼苗。然后我们可以更进一步,观察现代大型动物,例如森林象。

看看它们是如何打开林下层的?然后我们所做的是,我们将所有这些信息从化石记录到植物如何生长,到种子如何生长,到森林象如何影响森林,

然后我们将其放入模型中。您可以将其视为计算机模拟。就像《过山车大亨》一样。我不认识那个。但是,是的,就像,《模拟城市》之类的。模拟恐龙。是的,属于同一类型。您正在将所有这些现实世界的数据放入模型中,并说:“如果……”完全正确。是的。然后您只需允许数百万年的生态发生。是的。

所以基本上你只需要将这个输入到我们的模型中,然后看看会发生什么。所以是的,结果是什么?结果是,是的,它有效。所以,你知道,我们基本上看到的是,较暗的林下层为较大的种子创造了进化优势。

因此,这些较大的种子产生了会诱使较大的动物吃它们的水果。这些较大的动物会将水果传播得更远。从母树移走得更远的树木非常高兴,因为它们不必忍受与母树相同的疾病。它们不必在母树的阴影下。所以这也是一种进化激励。所以基本上,它们用水果贿赂这些动物来移动它们。

在恐龙物种大灭绝后的那个时期,这最终是否导致了灵长类动物的祖先的出现?是的。我们的灵长类动物祖先之所以进化,是因为它们擅长爬树和吃水果。因此,如果没有水果,您就不会有爬上树吃水果的这种动机。所以恐龙的灭绝对我们来说是一件好事?是的,是的。

好吧,我为它们感到难过。好的。模型是否曾经显示过这种趋势向相反的方向发展?是的。在某个时候,所有种子的尺寸都在变大。然后在大约 3500 万年前,这些种子的尺寸开始变小。这是一个很大的谜团,即是什么驱动了这一点。你知道,我们的模型解释说,这实际上是这些真正大型哺乳动物的进化。比如谁?谁是新的影响者?

你知道,你有很多奇怪的哺乳动物群体,你知道,它们长得很大,它们是现在我们在非洲大草原上看到的一些动物的亲戚。所以它们会长得很大,然后它们也会开始打开这些林下层。因此,那些大种子不再比小种子好得多。呃,

因此,种子大小开始减小。但是,你知道,在几百万年后,种子大小再次增加。猛犸象、剑齿虎、巨型树懒——

这些哺乳动物和植物发生了什么?没错。所以这是另一个非常有趣的灭绝事件,因为它与我们重叠。所以这通常被称为第六次灭绝。有很多树种与这些大型动物共同进化,以让它们移动它们的种子。所以想想鳄梨,想想巧克力,这是我们最喜欢的两种植物。你知道,它们与这些现在已经灭绝的南美象共同进化。哇。

所以这就是为什么您最近会看到种子大小随着时间的推移而增加的原因。是的。我的意思是,动物显然是塑造生态系统、作为工程师、作为影响者的一个巨大因素。而我们目前正处于另一次物种大灭绝中,即全新世。今天的“影响者”是谁?

没错。是的。所以,你知道,我真的很想用这些模型来预测未来,而不仅仅是考虑过去。因此,你知道,我们在本文中做的一件有趣的事情是说,好吧,我们最近经历了另一次这些真正大型、重要的动物的物种大灭绝,对吧?

我们预测未来种子大小会如何?如果没有这些大型哺乳动物,例如,你知道,大象、猛犸象、巨型地懒,你知道,这些森林林下层会更暗。因此,我们的模型会说,好吧,很暗。这,种子想再次长大。但有趣的是,我们实际上不能这么说,因为,你知道,还有另一个巨大的生态系统工程师现在主导着地球,那就是我们。哦。

我们在模型中添加了一个相当大的变量。没错,是的。所以我们承担了现在已经灭绝的一些动物的生态角色。哦,怎么会这样?通过伐木和,你知道,创造农场,创造草原。就像,你知道,大型动物创造放牧草坪并不罕见。我们只是称之为农业。它们非常擅长在景观中分配养分,而且

我们不太擅长移动养分,但我们挖掘了很多,你知道,元素,并且,你知道,将其散布到地球各地。因此,许多这些大型动物过去曾经消耗过大量的这种植被,你知道,当它们灭绝后,火灾就会大幅增加。对。

所以,是的,一旦这些动物灭绝,就会发生很多有趣的生态变化。是的。事实上,我有一个有趣的趣闻,你知道,我们是金刚。我不是把它当作比喻。我的意思是,我们在代谢上是金刚。等等,你这是什么意思?人类,你知道,使用其他能量。我们给房子供暖。你知道,我们有火。因此,如果您计算出我们使用的能量……

就像在燃烧石油的基础上再吃所有东西一样,您可以预测动物的体型。

所以我们将是 80 亿个金刚。我们在代谢上是 80 亿个金刚在地球上奔跑。因此,你知道,我们在西方世界消耗的能量比典型的全球公民多得多。我们可能是超龙。你知道,我没有进行实际计算。我们甚至可能比金刚更大。所以我们真的在改变地球的长期进化轨迹。

以有趣的方式。但是当然,你知道,谁知道我们在一千年后或一百万年后会是什么样子。不幸的是,我们的模型无法预测这一点。考虑到恐龙的灭绝方式,我只是,我对这件事感觉不太好。因此,考虑到所有这些,您希望人们如何看待

林下层与物种大灭绝之间的消长关系,因为我们现在正处于物种大灭绝中。是的,我的意思是,我希望人们反思我们的生态系统与这些大型动物共同进化。它们习惯于拥有这些大型动物,既作为养分分配者,又影响森林结构。它们发挥着非常关键的作用,而现在它们消失了。而且

所以这正是我们创建这些模型的动力,即对我们未来世界的大空间尺度和长时间段说些什么。非常感谢您来到节目中。哦,非常感谢您邀请我。

本集由伯利·麦考伊 (Burley McCoy) 制作,由我们的节目主持人丽贝卡·拉米雷斯 (Rebecca Ramirez) 编辑。泰勒·琼斯 (Tyler Jones) 对其进行了事实核查。音频工程师是罗伯特·罗德里格斯 (Robert Rodriguez)。贝丝·多诺万 (Beth Donovan) 是我们的高级总监,科林·坎贝尔 (Colin Campbell) 是我们的播客战略高级副总裁。我是艾米丽·匡 (Emily Kwong)。感谢您收听来自 NPR 的 Shorewave 科学播客。♪

此消息来自 EarthX。EarthX 2025 将于 4 月返回德克萨斯州达拉斯。一个星球,一个使命。为期五天的创新和与商业、环境倡导等领域的领导者建立联系。在 EarthX.org 注册。

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此消息来自 NPR 赞助商 Dana-Farber 癌症研究所,改变世界各地人们的生活。他们的科学家在开发 FDA 批准的超过一半的抗癌药物方面发挥了重要作用。Dana-Farber.org/everywhere。2018 年至 2022 年的数据。