研究發現：雪豹多次自青藏高原向外擴散

雪豹（學名：Panthera uncia）是青藏高原及其周邊地區特有的大型貓科動物。由於西藏地區化石記錄稀少，這種頂級掠食者如何逐步適應極端環境，一直是未解之謎。在一項新研究中，科學家們研究了五處青藏高原以外的雪豹血統化石記錄。研究結果顯示，在第四紀期間，雪豹曾多次從青藏高原向外擴散。現代雪豹的身體結構，展現出對陡峭山坡以及寒冷、高海拔環境的適應特徵。新研究結果表明，雪豹的這種適應能力是逐漸增強的，尤其是從中更新世（80萬年前）以來。

現代和化石雪豹的預測適宜分佈及形態空間。圖片提供：葉建豪

雪豹是青藏高原的代表性動物之一，也分佈於中亞的山區，如蒙古高原等地。

雪豹具有許多特徵，例如長而茂密的皮毛、長尾巴、短臉、陡峭且寬闊的前額、大的頰齒等，這些特徵使其與豹屬（Panthera）的其他成員明顯區分開來。

雪豹通常棲息在海拔3000米以上的高山地區，或樹木線以上的區域，但在西伯利亞的某些地區，它們也可能出現在海拔低於1000米的地方。

在國際自然保護聯盟（IUCN）的紅色名錄中，雪豹被列為易危物種，目前估計約有4000隻。然而，在全球氣候變暖的影響下，其分佈範圍預計將受到重大影響，可能會向北或向更高海拔地區遷移。

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所及北京大學的蔣佐奇高博士及其同事表示：「雖然雪豹的獨特特徵早已被人們所認知，但這些特徵與其對青藏高原環境的適應性之間的關係，以及它們的演化歷史，在很大程度上仍未得到深入研究。」

「造成這種認知空白的主要原因，是青藏高原及其周邊地區雪豹化石的稀缺。」

在這項研究中，研究人員描述了來自五個地點的雪豹化石：中國甘肅的龍擔、法國的阿拉戈、中國北京周口店第3地點、葡萄牙的曼加拉爾加，以及中國北京門頭溝的牛口峪洞穴。

除了牛口峪洞穴的化石可歸類為現代雪豹外，其他化石與現存雪豹相比，存在顯著差異。

科學家們得出結論，在青藏高原以外發現的雪豹，並非獨立的血統，而是雪豹主支的小分支。

這些分支很可能代表了雪豹在不同時期從西藏多次向外擴散的結果。

為了研究雪豹重要形態特徵的演化，作者們利用解剖學、幾何形態計量學和有限元分析，對現代雪豹的功能形態進行了系統分析。

研究結果顯示，雪豹具有大的眼窩和高度發達的雙眼視覺，這表明它們擁有先進的立體視覺，能在複雜地形中迅速鎖定獵物。

研究人員表示：「雪豹的口鼻部短，下頜角度陡峭，犬齒的橫截面近乎圓形。」

「這種結構使它們能夠施加強大的力量制服強壯的獵物，儘管這可能會犧牲一些靈活性。」

「此外，雪豹發達的額竇系統可以加熱吸入的空氣，提高呼吸效率，使它們成為非常適應寒冷、低氧環境的動物。」

「而且，雪豹有發達的鼓泡，這增加了它們對次聲波的敏感度，使它們能在開闊地區更遠的距離探測到獵物的聲音。」

「它們的大頰齒（即前臼齒和臼齒）也使它們能在寒冷環境中獵物肉凍結之前，吃掉大部分肉。」

「此外，這些牙齒還提高了雪豹咀嚼已凍結屍體的能力。」

「雖然雪豹的肩胛骨和骨盆相對較小，但它們的四肢遠端骨骼較長。」

「這表明它們的前肢肌肉力量較小，但運動靈活性更高，適合在山區奔跑和跳躍。」

「這些特徵大多是對山區環境以及它們主要獵物——羊亞科（綿羊及相關物種）的適應。羊亞科動物速度通常較慢，但四肢短而健壯，有強壯的角用於抵抗。」

「雪豹的適應特徵中，只有一小部分與高海拔、低氧條件有關。」

科學家們還透過將各種形態特徵與功能相關聯，研究了化石雪豹的功能形態。

他們發現，早期雪豹，包括甘肅龍擔早更新世的疑似潘氏豹（Panthera aff. pyrenaica）和法國中更新世早期的潘氏豹（Panthera pyrenaica），下頜已經有陡峭的角度，但尚未變短。

此外，它們的頰齒也沒有增大。這表明它們初步適應了羊亞科獵物，但在這個階段，尚未出現明顯的對寒冷環境的特殊適應。

後期的化石，如北京周口店第3地點中更新世晚期的疑似雪豹（Panthera aff. uncia）和晚更新世的葡萄牙雪豹（Panthera uncia lusitana），被發現與現代雪豹非常相似，具有可比的適應特徵。

然而，某些特徵，包括外耳道腔的發育程度和前額的擴充套件程度，在歐洲的葡萄牙雪豹（Panthera uncia lusitana）中，通常比同時期的雪豹要弱一些。

作者們表示：「對形態演化速率的貝葉斯分析表明，雪豹在中更新世開始迅速變化。」

「這個時間段與青藏高原上大冰蓋的出現相吻合。」

「自中更新世以來，全球氣候變化加劇，導致更嚴酷、更持久的冰期。」

「這些條件使雪豹能夠將其分佈範圍擴充套件到青藏高原以外。」

「值得注意的是，中更新世也是許多羊亞科成員開始從青藏高原遷徙到華北和歐洲的時期，與雪豹從高原的遷移同步。」

為了確定化石雪豹是否與現代雪豹具有相似的生態適應性，研究人員分析了現代雪豹的分佈與氣候資料之間的關係。

他們採用隨機森林方法，訓練了一種稱為物種分佈模型的模型，以預測雪豹如何根據氣候條件進行適應。

隨後，他們應用末次盛冰期的氣候資料，評估現代雪豹在那個時期的潛在最大分佈範圍。

科學家們表示：「結果表明，末次盛冰期時雪豹的潛在適宜分佈範圍比現在要大得多。」

「然而，歐洲和北京等地區不在被認為適合它們分佈的區域之內。」

「這表明化石雪豹可能已經發展出與現代雪豹不同的生態適應性。」

「因此，不能完全用現代雪豹模型來預測化石雪豹的分佈。」

「此外，需要注意的是，雖然這些化石地點通常位於海拔相對較低的地方（低於500米），但它們都處於山區環境中，並且通常含有羊亞科化石。」

「唯一的例外是葡萄牙的地點，那裡缺乏動物化石記錄。這一觀察結果表明，山區地形和相關獵物的存在，可能對雪豹比高海拔、低氧條件更為重要。」

「牛口峪洞穴是世界上唯一已知同時含有雪豹和豹化石的地點。」

「既然我們知道如今雪豹在林線附近的過渡地帶有時會共享棲息地，牛口峪洞穴的發現表明，在化石沉積時，那裡可能存在類似的環境條件。」

「透過整合古生物學、分子生物學、有限元分析和物種分佈模型，我們得以追溯雪豹的演化歷史和功能形態適應特徵。雪豹是青藏高原生態保護的重要目標物種。」

「我們的研究結果揭示了雪豹的演化路徑，表明山區地形在它們的生存中可能比單一的氣候因素發揮了更為關鍵的作用。」

這些研究成果對正在進行的雪豹保護工作具有重要意義，也證明瞭保護古生物學的價值。

佛羅倫薩大學和巴塞羅那自治大學的研究員瓊·馬杜雷爾·馬拉佩拉博士表示：「我們的分析得出結論，高海拔和積雪肯定不是該物種分佈的限制因素，而開闊陡峭的空間的存在才是。」

「換句話說，雪豹一直適應在山區生活，但不一定是高海拔且有雪的地方。」

「在當前這樣的氣候變化背景下，這對確保它們的生存是個好訊息。」

該研究團隊的論文發表在《科學進展》（Science Advances）雜誌上。

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蔣佐奇高等人，2025年。雪豹血統對高海拔和寒冷環境的演化與適應研究。《科學進展》11捲第3期；doi: 10.1126/sciadv.adp5243