這個問題確實讓很多人都感到困惑。恐龍從侏羅紀興起,到白堊紀總***有 1.5億年 ,這個時間的長度大概是人類從誕生以來所經歷的時間的 150倍 。但是從化石當中得到的信息是身形巨大的恐龍都只有壹顆很小的腦,基本上就是高爾夫球的大小。為什麽如此漫長的時間沒有讓恐龍進化出更為復雜的大腦呢?
恐龍的腦真的很小嗎?
確實,恐龍的大腦通常比頭部尺寸相同的哺乳動物的大腦要小得多。相較於人類的頭骨大部分骨表面下就是腦物質的情況,恐龍頭骨占比最大的則是它的下顎結構,其頭骨大部分可用空間被強大的咬合肌肉所占據,大腦被埋在厚厚的頭骨外殼之下被保護得很好。
用於粗略估計恐龍(和其他生物)智力的系統被稱為腦化商數(縮寫EQ,可以簡稱 腦商 ,雖然情商也是同壹個縮寫,或許有點聯系吧,呵呵)。由美國古生物學家哈利·傑裏森在20世紀70年代開發的恐龍的腦商是其 大腦重量與相似體重的“典型”動物的大腦重量之比 。通常情況下,溫血哺乳動物和鳥類的腦商等級高於相同體型的冷血爬行動物,而且不同品種恐龍的腦商估計值存在很大差異,這可能歸因於它們有不同的生活方式和代謝率。
上圖:葡萄園龍的大腦註模與核桃尺寸的對比,看起來是要比核桃大壹點。
大多數恐龍的腦商都與現代爬行動物類似。通常食草類恐龍如大型 蜥腳類恐龍 、 甲龍 和 劍龍 處於腦商量級的最低端。人們常說,劍龍的大腦大小 與核桃相當 ——實際上它與狐猴或狗的大腦尺寸更接近,但對於長達9米的恐龍來說這還是太小了點。後來白堊紀時期的鳥臀類食草恐龍,如埃德蒙頓龍,擁有略大的大腦,但相對於食肉恐龍來說仍然較小。
掠食性獸腳類恐龍被認為具有相對較大的大腦和優秀的視力,因為它們需要以速度捕食獵物。例如,霸王龍的大腦特別大,甚至與其大小接近的其他掠食性恐龍相比也是如此。
然而,站在腦商量表頂端的是那些與現代鳥類最密切相關的獸腳類恐龍,如 速龍 這樣的中小型肉食性奔龍類恐龍,以及像傷齒龍這樣的傷齒龍類恐龍。
傷齒龍的大腦在尺寸上與當今不會飛的鳥類大腦相當,如鴕鳥,而且它們有壹雙大眼睛,這指向雙眼三維視覺,此外,他們還有幫助定位獵物的敏銳聽覺。
上圖:各種恐龍腦商與現代動物(貓狗)以及人類比較,弱爆了。
因此, 恐龍的大腦並非全都是傳說的“核桃”大小, 它們的大腦容量是跟恐龍的類別相關的,總體看來,肉食類恐龍的大腦要比植食性恐龍的大腦要大,白堊紀晚期的某些恐龍的大腦發展到了恐龍的頂端。也就是說經歷了壹億多年的發展,恐龍的大腦終於進化到了現在鴕鳥的那個智力程度——但這仍然不能稱為進化出了“智慧”。
為什麽恐龍沒有像人類壹樣發展出更大的大腦和更高的智力?
關於在這個問題,大概有這麽幾種學說:
有研究者們認為人類進化是壹種低概率事件,很大程度上歸因於大腦的“成本”很高。神經細胞比體細胞需要更多的氧氣,因為神經細胞需要在細長的神經纖維中發射化學電信號。腦細胞消耗的熱量是肌肉的20倍,對於大多數物種來說,擁有20斤的額外肌肉比增加1斤腦部物質更有利。
當恐龍最早在中生代早期(大約2.5億年前的時代)出現時,地球的大氣氧含量太低以至於無法充分供給給大腦——智力需要足夠的能量,而能量需要氧氣。對於陸地上的生命來說,高氧是重要的生存和發展條件。
上圖:相比恐龍的頭部來說,其大腦微不足道。恐龍的生存優勢是更強悍的下頜肌肉以及龐大的身軀,它們長得大是因為有生存優勢。壹個比身材的物種就不大可能把能量放到大腦的發展上。有了智力,大身材反而可能是壹種劣勢。
壹個可能的反例就是巨型章魚,它們被某些人吹捧為智力超凡。但其實章魚智慧的進化受到水中氧氣供應的影響非常嚴重。它們如果擁有了巨大的大腦,就可能會遇到水中(尤其是深海)沒有足夠的氧氣供給的問題,除非它們改變自己的循環系統(例如改為到水面吸氣呼吸),但這種進化過於激進似乎可能性不高。
此外,侏羅紀到白堊紀期間地球的平均二氧化碳水平較高,這是侏羅紀到白堊紀期間氣候溫和的壹個主要原因。而較高水平的二氧化碳會抑制神經活動,使得較大的大腦更容易因為血液中碳酸含量過高而“中毒麻痹”(相較於體細胞來說,神經細胞對體液pH值更為敏感)。當然,這只是揣測,因為沒有活恐龍可以供科學家們研究其大腦的生理活動。
上圖:中生代的二氧化碳水平遠高於現在(接近3000ppm),而現代不超過1000ppm。這是恐龍食物充沛的根本原因,而較高的二氧化碳的毒性也是恐龍大腦難以發達的可能原因。
長期以來的進化理論認為,智力實際上來源於某種環境壓力。
對於人類來說 ,由於東非裂谷系統的形成導致了東非氣候波動(這可能發生在大約2000萬年前),長達數千公裏地殼的劇變從現今的莫桑比克延伸到黎巴嫩的地殼深層裂縫,這種地質變遷帶來的持續的氣候改變,可能促使了新興靈長類動物需要發展出智力對持續變化的環境進行有效的預測分析,從而應對長期食物短缺。這可以說明“適應性”是智力發展的最有力推動力。而且,甚至還有學者認為,人類進化出如此高的智慧實際上是因為某種“偶然性”,針對上述所謂環境壓力的進化方向不必然指向智力,所以人類的智慧還帶有幾分“幸運”的因素。
即便如此,有研究者推測,如果人類消失,那麽有些種類的烏鴉或鸚鵡(它們本身就是禽類恐龍)就可能會進化並取代我們的位置。在某些研究者眼中,非洲灰鸚鵡的智慧令人印象深刻,例如他們發現非洲灰鸚鵡能夠用喙和爪子有目的地使用壹些物件。它們進化出的智力的原因和我們壹樣,因為它們正在因氣候快速變化而致不斷改變的森林地帶中“機智地”求生——這些鸚鵡必須能夠想象兩周內食物的來源,並且需要能夠預測未來。
而 對於恐龍來說 , 恐龍生存的環境選擇性壓力不利於過於耗能的大腦的發展。
環境變化就是壹種主要的選擇壓力,環境變化的形式多種多樣,包括食物供應、氣候變化、生殖競爭等。侏羅紀到白堊紀的這麽壹億多年是地球上比較長的壹個溫和時期,沒有太戲劇性的大規模的氣候變化(除了白堊紀末的那壹次),地球上的主要生產者——植物異常茂盛,這使得植食性恐龍獲得食物非常容易,於是高成本的智慧似乎並不那麽“必要”。此外,高大的蜥腳類恐龍的大腦還存在著供血問題,這也限制了它們的大腦進壹步“長大”。
與所有爬行動物壹樣,恐龍缺乏 新皮質 。新皮質是哺乳動物大腦才擁有的大腦結構,其進化和發育使得哺乳動物擁有了更復雜的 社會 行為。
目前,我們對大腦的了解還不足以明確說明新皮質是智力所必需的結構。特別是因為鳥類,這個恐龍的幸存分支,(在沒有新皮質的情況下)同樣也展現出了許多智力的跡象,而且也發展出了許多通常與哺乳動物新皮質葉類似的腦功能。但顯然,所有“最聰明”的動物都是大型哺乳動物,新皮質的相對大小與智力之間確實存在著密切的關系。例如,人類新皮質占我們大腦皮質的90%以上。壹種假說是,鳥(恐龍)的智力有可能是在與哺乳動物智力平行的軌道上發展,但是由於與哺乳動物新皮層不同結構所產生的。
上圖:現代爬行類、鳥類和哺乳動物以及人類大腦結構的對比。
總結
進化壓力的確實似乎是恐龍沒有進化出智力的首要原因,而人類的“幸運”就在於在正確的時期正確的地域被上帝之手選中大步流星地朝著高等智慧物種的康莊大道前進走到今天。或許哺乳動物大腦的新皮層結構算是智力發展的壹個抓手,但應該不是唯壹的“抓手”,某些鳥類智力的水平似乎說明在大腦的其他進化道路上也可能變得越來越“膩害”。幾百萬年在生命 歷史 上不過是壹個小插曲,而恐龍也從未離開,說不定在人類文明這個“小雜音”消失之後(大幾率是自生自滅),人家恐龍家族會正兒八經地“坐正”智慧物種的寶座,數億年後研究人類化石的說不定就是恐龍呢!今天嫌人家鳥兒笨,明天可能就是人家鳥兒就笑妳人蠢呢!呵呵。
好吧,理論上來說,人類能夠產生文明存在壹定的偶然性,首先有壹點我們是清楚的,就是人類這個物種誕生的時間並不長,人類大約起源於500萬年以前這個時間階段,而恐龍存在多久了呢?答案是1.6億年左右。
所以單從物種存在的角度來看,人類比恐龍差遠了,但是有壹點要搞清楚,恐龍不是壹種動物,它是史前諸多爬行動物的壹種總稱,簡單的說就和現在哺乳動物壹樣,是壹類動物的總稱。
然後恐龍之所以沒有產生文明,有偶然性也有必然性,偶然性很好理解,據說有壹顆巨大隕石終結了恐龍的統治,引起了整個恐龍家族的滅亡,既然恐龍都死了,文明的演化也就戛然而止了。
但如果沒有那顆隕石的話,壹切就不好說了,可能再給恐龍足夠多的時間,它們中的某壹支,可能就能演化出文明,而且我們現代的人也並不知道,恐龍究竟有沒有演化出智慧,所以不可預測的隕石,或許就是恐龍沒有產生文明的原因之壹。
其次恐龍沒有產生文明,或許還有壹定的必然性,實際上從人類誕生,到產生文明的這個時間很短,區區幾百萬年的時間,人類這個物種就迎來質的飛躍。
那麽我上面已經說了,整個恐龍家族已經存在1.6億年了,按理說如果要產生文明,早就應該產生了,所以這其中應該有某種原因,制約著恐龍無法像人類壹樣,朝更高級的方向進行演化。
什麽原因,我個人覺得可能和恐龍占據的生態位有壹定的關系,眾所周知恐龍家族異常的強大,它們是三疊紀到白堊紀,地球上的統治者,差不多就和今天的人類壹樣,而強大就意味著食物鏈頂端的地位。
當壹個物種處於食物鏈頂端的時候,它就沒有天敵,沒有天敵也就沒有壓力,而沒有壓力也就無需改變,當恐龍可以輕松的利用強大的身體去捕殺獵物的時候,就不需要進化出更聰明的大腦,而聰明的大腦恰恰才是進化出文明的關鍵,所以恐龍之所以沒有進化出文明,可能和他們所處的生態位有關。
最後再說說人類,人類屬於哺乳動物的壹支,而哺乳動物據說在恐龍時期就有了,但那個時候的哺乳動物非常慘,經常淪為恐龍的食物,那麽人類出現的時候,情況也非常慘,那個時候有壹部分的森林已經沒有了,人類的祖先也不得不從樹上來到地面。
但地面哪有那麽多吃的,而且野獸很多,人類祖先為了填飽肚子,就不得不報團取暖,然後合作生活,為了抵禦自然環境的打擊,人類就要想方設法活下來,在這個過程當中,人類的大腦逐步得到開發,然後變得越來越聰明,但追根究底來說,最開始的原因都是被逼的,如果人類的祖先有恐龍那麽強大,我估計現在也沒有人類這個物種……
人類擁有三十五億年的演化史,是唯壹創造了技術文明的物種。人類這個物種沒有兩百萬年,大約只有二十萬年。但人類身上的DNA傳承又遠遠超越兩百萬年,而是長達至少三十五億年,要拼時間積累的話,現存的任何物種都比已經滅絕的恐龍更長,而在所有現存物種中,只有人類創建了 技術文明 ,註意是技術文明。
自然無飛躍 —— 達爾文
文明的基礎是文化,如今動物學家觀察到許多群體動物也有自己的文化,雖然非常微弱,但符合文化的定義呢,比如某些猴群、黑猩猩部落乃至虎鯨群都有自己獨特的文化,可以算成是文明的雛形。黑猩猩乃至某些鴉科動物都會制造並使用工具,雖然這些工具的技術含量還太低,但這至少證明壹件事,地球生命演化到今天,文化和文明的誕生已經到了瓜熟蒂落的時候了,就像買彩票的人足夠多,總有人中獎壹樣,而人類就是這樣壹個中獎的物種。
為了證明我並非隨口胡說,還是得給壹些科學研究的實錘,而非軼事傳聞。
2017年7月美國國家科學院院刊(PNAS)發行了壹期特刊“ 通過文化擴張的生物學 ”(Biology through Culture),發表了壹系列聖安德魯斯大學科學家研究動物文化和行為的新論文。研究得出結論認為,動物中各種文化傳統廣泛存在的發現,意味著我們對文化如何演化的工作需要進行更廣泛的研究和理解。人類當然是文化擴張的佼佼者,早在數萬年前,還是新石器時代的人類,就已經憑借簡陋的技術將自己的生存範圍拓展到全球每塊大陸上,在文化壹事上,人類並不孤獨,只是過於自大。
現在已經有數百項關於猿,鯨魚,鳥類和蜜蜂等動物的研究報道,通過向別的個體進行學習,個體間相互傳授的文化已經有報道。這些研究側重於文化學習,以及它如何影響動物的生活方式,從如何尋找食物,到避免掠食者,與其它個體交流,選擇配偶,建立家園或遷徙。所有這壹切都構成了第二種形式的繼承,基於學習的繼承,這種形式允許動物的行為超出基於遺傳的繼承,賦予動物更大的靈活性和創新。這種通過繼承的文化演化,也可以讓動物以比基因改變更快的方式適應環境。
而這受到自然選擇的親睞,只是從前的動物學家們,壓根沒往這個方向思考,即便達爾文的進化論已經誕生數百年,但人們的思維模式依然難以改變,甚至包括專門研究生物演化的科學家,長時期來也把人類的壹些特征視為獨壹無二,忘記了達爾文的經典名言——自然無飛躍。如果說人類的文化是位於地球生物群之巔峰,那麽下面壹定存在龐大的基座,沒有這些基座,壓根也就不可能出現人類這樣的文化之王者。
科學家已經確定,生活在不同地域的同壹種虎鯨群,開發出了非常不同的狩獵傳統,而這些傳統需要幼鯨反復學習,而成年虎鯨會很有耐性的反復教導,這樣的模式和我們的學校也相去不遠了 。只是它們學的是如何生存,而我們學的是如何生存得更好。
圖示: 全世界只有巴塔哥尼亞的虎鯨會利用沖灘技巧捕食幼年的海豹 。雖然,海豹到處都有,沙灘也是,但只有這裏的虎鯨會這壹招,這壹招非常危險,有讓自己擱淺而死的可能性(就有真擱淺然後被人類誌願者救的案例),因此需要多年的學習,還需要虎鯨個體的膽量和能力,即便在巴塔哥尼亞也不是所有虎鯨都會這壹招的。
鯨歌文化
許多鯨都會唱歌,而聖安德魯斯大學的艾倫加蘭博士及其同事在駝背鯨的歌曲中發現了壹種非凡的文化現象。在澳大利亞周圍,壹些駝背鯨就像我們的 娛樂 圈明星壹樣,會不斷的創造出新的歌曲,而這些歌曲會迅速流行起來,然後就被所有附近的鯨魚分享。
更有趣的是,這首新歌將沿著東南方向穿過南太平洋,並在明年流傳到法屬波利尼西亞海域。現在,Garland博士,Rendell博士和他們的同事已經能夠準確追蹤從舊歌到新歌的變化,揭示了這些動物文化中在進化中如何起調節作用。壹頭不會唱新歌的雄性駝背鯨,就out了,很難獲得雌鯨的芳心呢。駝背鯨的歌曲與人類樂曲間具有結構上的相似性,絕不是隨機亂哼哼。
該團隊還發現了罕見而的歌曲雜交案例,即舊歌的壹部分與新歌的壹部分拼接在壹起,雖然到目前為止還是不明白,駝背鯨的歌到底有哪些作用,也聽不懂它們想表達什麽意思,但也許終有壹天,我們能通過歌曲和駝背鯨***享文化呢。
文化可以解釋靈長類大腦的大小, 社會 性和延長生命的 歷史
Sally Street博士,Kevin Laland教授和同事們提出了以上假說,並對184種不同靈長類動物的大樣本進行了測試。應用先進的統計比較新方法,作者發現,物種 社會 學習傾向的度量可以預測其絕對和相對大腦大小,以及它們的平均壽命和群體大小。這些發現表明,對文化的依賴促使我們所屬的靈長類動物的大腦尺寸增加,文化復雜性和基於遺傳的“大腦復雜性”以協同進化的方式彼此螺旋增長:文化的重要性延伸了我們對自己和其他物種的進化生物學的理解。
那些最依賴文化的靈長類動物,同時也具有較長的壽命,並生活在較大的 社會 群體中。大腦的進化,動物 社會 性和更長的壽命促進了動物群體對文化的依賴,而文化又反過來驅動了壹些靈長類譜系的大腦尺寸,認知能力和壽命進壹步增加。
這壹點在人類先祖大腦迅速增大的演化史中就表現得淋漓盡致,並且這個過程又反饋於行為和文化,最終帶領人類突破了某個腦容量極限,突然之間我們擁有了鮮明的主觀意識和意誌,將自己和自然以及其它生物截然兩分,從此開始了孤獨之旅。這壹切的發端起於大約七萬年前的認知革命。
圖示:人類文化的幾何級數發展的起點,目前認為大約起源於七萬年前的認知革命。然後是農業革命,科學革命和如今正興起的AI增強人類智慧的革命,每次革命的前途都難料,但我們都壹路挺過來了,並獲得了豐碩的成果,只能希望這壹場AI革命,能同樣以喜劇收場。
恐龍並未全部滅絕——它們中的部分最終飛上了天空
最後,必須提醒壹下大夥兒家更新壹下知識,恐龍並沒有完全滅絕,其中壹個重要分支演化為今日的鳥兒,它們從生存的角度看極其成功,而且其中不乏非常聰明的鳥兒,比如著名的鴉科動物。另外,推薦壹個 搞笑 科普幻想片——恐龍王朝。介紹了恐龍的崛起和滅亡。每壹集都有壹個主角喔,還帶故事情節的。