哺乳动物的一般特征
哺乳动物区别于其他哺乳动物的主要特征是:第一,幼体阶段需要哺乳,即使是一些原始物种,如鸭嘴兽,虽然卵生,但幼体阶段也需要哺乳;第二种是胎生的(少数除外)。这两个特征被认为是它在进化过程中适应环境、获得更大生存空间、发展到更高级状态的必要条件。另外,哺乳动物是温血动物,但不同物种的体温是不一样的。人类的正常体温是37℃。皮肤表面有毛发,但发育程度差别很大。生活在水中的鲸鱼和海豚的毛发几乎已经退化,而生活在陆地寒冷地区的哺乳动物则拥有浓密的毛发来抵御寒冷的气候。
哺乳动物的骨骼大致可以分为三部分,分别是头骨、躯干骨和四肢骨(图9-11)。除了脊椎和胸骨,骨骼在形状和数量上都是对称的。颅骨包括颅骨和下颌骨。颅骨包括上颌骨、上颌骨(牙齿生长的骨骼)、鼻骨、额骨、顶骨、枕骨、颧骨、颞骨、斜角颞骨等。(图9-11)。这些骨头的特点是平、细、不规则。躯干骨包括椎骨和肋骨。椎骨可分为颈椎、胸椎、腰椎、骶椎和尾椎。椎体呈角状(有棘突),椎体间连接平坦。肋骨起到保护胸腔的作用,扁平而长。肢骨是前肢(手)和后肢(脚)。前肢从近端到远端有肱骨、桡骨和尺骨、腕骨、掌骨和趾骨,后肢从近端到远端有股骨、胫骨和腓骨、跗骨、跖骨和趾骨。肱骨、桡骨、尺骨、股骨、胫骨和腓骨都是管状的,很容易识别。
图9-11哺乳动物身体骨骼结构(根据张振宏,1996)
2.牙齿特征
哺乳动物的牙齿是高度分化的。根据牙齿的形态和功能特征,上下牙可分为门牙(I)、犬齿(C)、前磨牙(P)和磨牙(M)。门牙一般呈铲形或扁平状;犬齿呈圆锥形;但前磨牙和磨牙比较复杂,形状一般为长方形和正方形。在功能上,门牙主要用于夹持或切断食物,犬齿则用于撕扯食物或杀死动物,前臼齿和臼齿则起到破碎食物的作用。所以在食肉动物中,犬齿非常发达,而在食草动物中,犬齿退化。在人类犬齿的进化过程中,由于工具的使用,逐渐失去了功能,所以也大大退化了。由于动物的饮食习惯不同,前磨牙和磨牙的形态差异很大(表9-1)。哺乳动物的牙齿在被恒牙取代之前要经历一个乳牙期,但并不是所有的牙齿都有乳牙期。只有门牙、犬齿和前臼齿发育出乳牙,臼齿直接长出恒牙。
表9-1哺乳动物前臼齿和臼齿的形态和食性
不同的哺乳动物有不同的牙齿形状和数量,这是哺乳动物化石鉴定和分类的主要依据。一些哺乳动物有多达40颗牙齿,但少至10颗。哺乳动物牙齿的数量可以用牙齿类型来表示:
第四纪地质与地貌
公式中,I、C、P、M分别代表门牙、犬齿、前磨牙、磨牙,分子代表上颌侧的牙齿数,分母代表下颌侧的牙齿数。分子和分母之和乘以2就是动物的牙齿总数。举个例子,
第四纪地质与地貌
表示上颌侧有3颗门牙,1颗尖牙,4颗前磨牙,3颗磨牙,下颌侧有3颗门牙,1颗尖牙,4颗前磨牙,3颗磨牙。这种动物有44颗牙齿。哺乳动物最多只有44颗牙齿,同类动物的牙齿数量随着进化而减少。第四纪常见的几种哺乳动物的齿型如下:
牙冠表面的形状是哺乳动物化石鉴定的重要特征,主要由尖端和脊组成(图9-12)。在不同的哺乳动物中,这些尖端和脊的特征是不同的(图9-13)。食肉动物中,牙齿非常锋利,犬齿比较厚,前臼齿是锋利的刀刃,适合切肉。马的前磨牙和磨牙的釉质层有复杂的褶皱,上磨牙的原始尖与前嵴相连。犀牛的上前臼齿和臼齿呈π形,下前臼齿和臼齿是两条弯曲的脊。牛、羊、鹿的上前磨牙和磨牙冠为四个月牙形的脊,但牛的前后尖呈圆形,羊、鹿为人字形,但前者无齿柱。在大象中,总的进化趋势是齿尖连接越来越好,齿脊数量越来越多(图9-14)。
图9-12哺乳动物磨牙的牙冠结构
图9-13第四纪常见哺乳动物化石
图9-14大象上颌磨牙的进化(根据科尔伯特,1969)
3.动物角
哺乳动物的角有两种,分别是空心角和鹿角。孔的角度没有分叉,角质层在外面,骨头在里面。一生只生一次,断了就不会再长了。比如牛羊的角就属于这一类。另一方面,鹿角是分叉的,覆盖着皮肤。它们每年脱落一次,第二年又会长出来。鹿属于这种角。
在牛、羊、鹿的鉴别中,角的特征是非常重要的鉴别标志。比如水牛角的横截面是三角形的(图9-15),而水牛角的横截面是近圆形的。鹿角的分叉、第一分支(也叫眉支)的位置、与主枝的夹角、分叉的数量都是识别标志。举个例子,如果一只麂只有一个分叉,那么轴心鹿就会分成三个分叉,如果梅花鹿在三个分叉之上,那么马鹿就更多。
图9-15第四纪水牛的演化(左)和鹿角的形态(右)(根据中国脊椎动物古生物学手册,1979)。
4.哺乳动物化石的形成和埋藏
哺乳动物死亡后,化石只能通过掩埋和石化形成。因为第四纪时间比较短,特别是后期,也就几万年前。与前第四纪地层中的化石相比,其化石化程度相对较低,但与今天的动物骨骼仍有区别(表9-2)。
表9-2哺乳动物化石和现代骨骼的区别
哺乳动物死后就地和异地埋葬。就地掩埋是指动物死后不经运输或短距离运输而进行掩埋,如沼泽、洞穴等环境容易形成就地掩埋。这个埋藏的化石骨架比较完整,有时候还能保存下来。异地掩埋是指动物经过长途运输,然后沉积并被沉积物覆盖。这种环境下形成的化石大多是破碎的、零星的,但有时也会因水动力分离而形成富含化石的“化石坑”。例如,湖泊、河流和其他沉积物中的砂质透镜体通常含有化石。
在沉积物中寻找第四纪哺乳动物化石时,要注意沉积物的成因类型和沉积相特征。从发现哺乳动物化石的概率来看,洞穴堆积的可能性最大,其次是河湖沉积,其次是洪积,最后是斜坡沉积,残留沉积一般不含哺乳动物化石。在湖泊沉积物和河流沉积物中,我们应该重点研究砾石层或砾石透镜体。这只是一般原则,在实际工作过程中,要根据具体情况做出判断。