北京發現世界唯一雪豹花豹共存化石點 揭秘雪豹如何走出青藏高原

　　現生雪豹是青藏高原及其周邊特有的大型貓科動物，但古生物學家在亞歐大陸中國、法國、葡萄牙的多個青藏高原之外地點，最新研究識別出5例稀有的有效雪豹化石，備受學界關注。

　　這當中最特別的是，北京門頭溝牛眼洞除雪豹化石外，還有花豹化石發現，代表了世界上迄今所知唯一一個雪豹和花豹共存的化石點。現在花豹和雪豹偶爾會共存在林地線附近，因此，兩者化石同一地點發現，對研究當時環境具有重要指示意義。

　　亞歐大陸的雪豹化石：a.甘肅龍擔；b.法國Arago；c.北京周口店第三地點；d.葡萄牙Manga　Larga；e.北京門頭溝牛眼洞。中國科學院古脊椎所 供圖

　　根據這5例青藏高原之外的雪豹化石，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(古脊椎所)團隊聯合中國科學院動物研究所、意大利佛羅倫薩大學、葡萄牙里斯本諾瓦大學、法國佩皮尼昂大學等中外機構的合作伙伴，聚焦化石雪豹與現生雪豹之間有何關聯、雪豹如何走出青藏高原等議題展開深入研究，相關成果論文北京時間1月16日凌晨在國際學術期刊《科學進展》(Science Advances)上線發表。

　　另辟蹊徑揭秘雪豹特殊演化之路

　　論文第一作者、中國科學院古脊椎所江左其杲副研究員介紹說，作為青藏高原的頂級掠食者，雪豹在維系青藏高原生態系統穩定性方面具有極其重要的意義，加之獨特外形，使得雪豹成為青藏高原生態系統保護的旗艦物種。

　　由于青藏高原地區化石相對稀疏，第四紀(約260萬前至今)以來的記錄尤為稀少，雪豹是如何逐步演化出如今特化適應青藏高原的模樣仍然不明。分子生物學的研究支持雪豹現生親緣關系最近的物種是虎，但雪豹和虎的形態及生態適應都截然不同，僅僅依靠分子生物學解決不了雪豹是如何特化的問題。

　　在本項研究中，研究團隊另辟蹊徑，他們從亞歐大陸其他地區的大量豹屬化石記錄中識別出稀有的雪豹化石記錄，由此研究揭開雪豹特殊的演化之路。

　　研究團隊此次共識別出亞歐大陸5例有效的雪豹化石記錄，分別來自中國北京門頭溝牛眼洞、北京周口店第三地點、甘肅龍擔和法國阿拉戈(Arago)、葡萄牙曼加·拉爾加(Manga Larga)。除牛眼洞的雪豹化石可以歸入現生雪豹類群外，其他4例化石雪豹與現生雪豹都存在明顯差異。

　　江左其杲指出，結合DNA序列和形態學數據，研究團隊推斷豹屬的系統發育，支持5例化石記錄的確屬于現生雪豹支系，且它們相對現生雪豹組成并系群，表明這些青藏高原之外的雪豹并非獨立于現生雪豹的一個分支，而是不斷從雪豹主干上分出的小分支，說明它們很有可能代表雪豹多次在特定時間段走出青藏高原的記錄，而這些記錄共同組成了雪豹演化的幾個斷面，從而得以揭秘雪豹如何一步步特化。

　　雪豹或得以在冰期走出青藏高原

　　論文共同通訊作者、中國科學院古脊椎所鄧濤研究員表示，為研究雪豹相關形態特征演化，研究團隊首先結合傳統解剖學、幾何形態學、有限元分析等方法，對現生雪豹的功能形態展開系統研究。

　　結果表明，雪豹有較大的眼眶和高度發達的雙目視覺，說明其有著發達的立體視力，能在復雜地形中迅速鎖定獵物；雪豹具有較短的吻部和陡直的下頜聯合部，截面接近圓形的犬齒，對應犬齒處可產生強大力量，能應對反抗力量較強的獵物，但作為代價靈活性較低；發達的額竇系統，可以溫暖吸入體內的空氣，并且增加呼吸效率，適應于高寒低氧的環境；發達的聽泡前鼓室，增強對次聲波的敏感度，可以在開闊地帶更遠距離聽到獵物的動靜；較大的頰齒，能在寒冷環境下在獵物尸體冰凍前迅速吃完大部分的肉，且對已冰凍的尸體也有更好的咀嚼能力；較小的肩胛骨和骨盆，但遠端肢骨很修長，代表力量相對較弱但非常靈活的運動能力，適應在山地奔跑跳躍。

　　這些特征中，大部分是對山地環境，以及以羊亞科為主要獵物(羊類相對速度較慢，但肢骨短粗，角發達，反抗力量較強)的適應，只有少部分是對高寒低氧環境的適應。

　　研究團隊將上述現生雪豹形態與功能的對應關系，同化石雪豹進行對比研究發現，早期的雪豹包括早更新世早期甘肅龍擔的似比利牛斯雪豹、法國的比利牛斯雪豹，下頜骨雖然聯合部已較為陡直，但仍沒有縮短，頰齒也沒有增大，對應對羊亞科獵物的初步適應，但尚未有明顯高寒環境的特化。

　　此外，中更新世晚期周口店第三地點的似雪豹和晚更新世的路斯蒂娜雪豹，已與現生雪豹非常接近，具有相似的適應，但相關特征如外鼓骨發育程度、額頭擴展等方面，在歐洲的路斯蒂娜雪豹中的發育程度總體比現生雪豹仍然稍微弱一些。

　　進一步分析結果支持雪豹從中更新世以來經歷了快速的形態特征演化，這一快速演化現象也與中更新世青藏高原出現大規模冰蓋相吻合。其說明中更新世以來，全球氣候波動性增強，冰期也變得更加劇烈，雪豹得以在約60萬年前的冰期走出青藏高原。

　　“有趣的是，中更新世也是很多羊亞科成員首次走出青藏高原，出現在華北和歐洲的時期，可以與雪豹走出青藏高原相互對應。”鄧濤說。

　　山地地形和獵物或比高寒更重要

　　為探索化石雪豹是否有與現生雪豹類似的生態習性適應，研究團隊通過現生雪豹分布與氣候數據的對應關系，運用隨機森林方法訓練了根據氣候數據推斷雪豹適應可能性的模型，再把末次冰盛期的氣候數據帶入其中，研究得出現生雪豹在末次冰盛期潛在的最大分布。

本次研究揭示的現代雪豹與化石雪豹的系統發育位置和形態空間。中國科學院古脊椎所 供圖

　　該模型研究結果表明，雖然末次冰盛期雪豹潛在的適宜分布比現在大得多，但歐洲和北京等仍在較為適宜的分布之外。因此，化石雪豹可能有與現生雪豹不完全一樣的生態適應，因而不能完全用現生雪豹的模型去預測化石雪豹的分布。

　　研究團隊還注意到，此次研究的中歐5例雪豹化石地點雖然可能海拔很低(低于500米)，但全部屬于山地環境，且基本都有羊亞科物種分布(除葡萄牙地點沒有動物群記錄外)，這再次印證山地地形和相關獵物對雪豹來說，可能比高寒更加重要。

　　論文共同通訊作者、中國科學院古脊椎所王世騏研究員認為，通過古生物學、分子生物學、有限元分析、物種分布模型的綜合研究并運用大數據，研究團隊綜合推斷青藏高原生態保護旗艦物種雪豹的演化歷史和功能形態適應，揭示出雪豹的演化歷程，并得出“對于雪豹而言，山地地形可能比氣候本身更加重要”這一結論，可為雪豹的保護提供重要參考，有望成為古生物學研究成果服務現生珍稀物種保護的范例。