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[科普中国]-马:人类忠实的朋友

科普中国-绿色双碳
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聚焦绿色低碳技术理念 科普助力“双碳”目标实现
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虽然在现今的生活中马已经不会经常见到了,但是人们对马始终有着一种特殊的情感,而这也许是源于古代人们与马一直紧密相连的这份情谊。

黑色骏马

始祖马的模样

始祖马是高头大马最早的祖先,出现在5500万年前的始新世早期,生活在热带的森林和沼泽地带。始祖马身体轻巧灵活,只有狐狸般大小,后脚3趾,前脚4趾,趾端有蹄。但前脚起作用的趾头也只有3个,数量为奇数,因此被归入奇蹄类动物。始祖马的四肢细长,腕部和脚踝离开地面抬起,趾头的位置几乎是垂直地面的,所以它适合奔跑。始祖马的头骨长而低,背部较弯曲,尾巴较短。它的牙冠低,具有圆锥形的齿尖,说明它只能取食矮树和灌木的嫩叶,还不能像它的后代真马那样以草本植物为主食。雄性始祖马的体形比雌性大,四肢更粗壮,还具有更发达的犬齿。古生物学家推断雌性始祖马会组成一个固定的群体。在群体中,雄性始祖马会为了争夺与雌性的交配权而进行激烈的争斗。

始祖马

现生马的祖先究竟是谁?

始祖马的后代中有一个分支被称为三趾马。它们出现于距今1500万年的中新世中期,大小如驴,前后脚都长3个脚趾,但内外侧的趾头已脱离地面,在行走和奔跑中并不起作用,起作用的只有一个中趾。另外,三趾马的牙齿结构比现生马的更复杂,三趾马牙齿的珐琅质有更强烈的皱褶,而且其上牙的内侧都有一个特别的圆环。这样更复杂、更特别的牙齿类型,是不可能倒退回去演化为现生马那样简单类型的牙齿的,因此三趾马不是现生马的祖先。

而始祖马后代的另一个分支是出现于约500万前年的上新世时期的上新马,它才是现生马的真正祖先。上新马大小和现生普通的马差不多,它的前后脚已演化成真正的单趾,只用粗壮的中趾行走,具有发达的蹄,而侧趾已退化到仅剩痕迹,隐藏在脚上部的皮肤里。

在400万年前,上新马演化成前后脚都只剩下中趾的真马。真马在分类上属于真马属,所有现生的马科动物,包括马、斑马和驴都是真马这个属的不同种。真马的四肢高度特化,肱骨和股骨很短,桡骨和胫骨很长,尺骨和腓骨都退缩,掌骨非常长,而趾头则比1较短。它的牙冠高,珐琅质皱褶细密,而最前面的一枚前臼齿已退化至很小,甚至完全消失。真马在260万年前的第四纪初期从北美洲扩散到其他大陆,此后广泛分布于亚洲、欧洲、非洲和南美洲。

马的演化过程

从始祖马开始,马在演化过程中身体不断改变:体形越来越大,四肢变长,内外侧趾头萎缩而中趾加强;用来咀嚼的牙齿结构变得复杂,齿冠变高;“脸”越来越长,颅容量不断增大。马在新生代的地质历史中保存了丰富的化石记录,从始祖马一直延续到真马,因此成为生物演化最典型的例证之一。

始祖马的后代,4000万年前出现的渐新马,前后脚都只有3趾,中趾明显增大,但所有的趾头都与地面接触。1800万年前出现的草原古马是渐新马的后代,只依靠中趾行走,侧趾已很小,它有两种后代,即三趾马和上新马。三趾马经过几百万年的演化,在北美洲的植食动物群中占据了统治地位,同时也扩散到了亚洲、欧洲和非洲,并持续繁盛,直到50万年前的更新世中期才最后灭绝。而上新马则在北美洲最后演化成了今天的真马,并扩散到南美洲和欧亚大陆。

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