古生物學家如何確定化石生物的性別?

密歇根大學古生物博物館脊椎動物化石製備實驗室的助理研究科學家和主管預備員威廉·J·桑德斯解釋說。

變異性是進行有性繁殖的生物的標誌,這類生物的種群成員之間總是表現出一些結構差異,尤其是在雄性和雌性之間。對於試圖瞭解古代時間和地點生態和生物學的古生物學家來說,至關重要的是要知道骨骼遺骸中的變異是反映了同一物種的雄性和雌性,還是來自密切相關物種的個體。

活著的動物具有主要的性別特徵,例如生殖器,在雄性和雌性之間是不同的。這些是軟組織器官,通常不會在骨骼上留下痕跡,因此不會儲存在化石記錄中。然而,可能存在與繁殖相關的特徵,這些特徵會留下骨骼痕跡。例如,在女性的人類骨盆中,恥骨下方的骨弓角度比男性寬得多,骶骨通常也更平坦。這兩個特徵都與分娩嬰兒需要更大的骨盆出口有關,因此是法醫科學家和人類古生物學家可靠的性別標記。


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同樣,在恐龍霸王龍中,一些個體的恥骨與後脊椎骨的角度更遠,專家認為這一特徵創造了額外的腹部空間,以幫助卵子在雌性體內透過。此外,在一些霸王龍個體中,第二個V形尾椎骨(每個尾椎骨下的V形骨)比第一個V形骨不成比例地大,而在其他個體中,它們的大小更相等。在現代鱷魚中,雌性具有擴大的第二個V形骨,這被認為是幫助卵孵化的適應性。因此,透過與鱷魚類比,具有較大第二個V形骨的霸王龍個體可以被歸類為雌性。

到目前為止,雄性和雌性之間最深刻的差異通常是第二性徵。在大多數發生這種情況的動物中,這些特徵與雄性之間爭奪資源的競爭有關,這些資源直接或間接地導致更多地獲得與雌性繁殖的機會。這種所謂的性別二態性通常在多個雌性與一個雄性交配的物種中最為明顯,或者在多個雄性與一個雌性交配的物種中較少見。(單配偶物種的性別二態性較弱。)性別二態特徵的例子包括顱外結構的擴充套件,如雄獅的鬃毛,雄性猩猩的頰墊,以及雄性鹿和羚羊高度裝飾的鹿角和角;以及皮毛和羽毛裝飾,如雄性孔雀華麗的尾巴。(越來越多的證據表明,至少一些恐龍譜系有羽毛。鑑於它們與鳥類的密切關係,它們可能也發展出了相同形式的性別二態變異。)儘管這些引人注目的特徵可能會使攜帶者面臨更大的被捕食風險,但它們在吸引雌性從而傳遞後代方面帶來的進化優勢顯然超過了負擔。

然而,評估化石性別的最佳標準是體型和相關的骨骼粗壯程度。在性別二態性種群中,體型呈雙峰分佈,這意味著個體的體型傾向於聚集在小的變異體或大的變異體周圍,雌性通常比雄性小。在這種情況下,大型雌性和小型雄性的骨骼很難區分性別。當形態差異可以用大小相關來解釋時,就可以將二態性與種間差異區分開來。

就早期人科動物南方古猿阿法種而言,最著名的代表是露西,一些研究人員認為,衣索比亞中部阿瓦什地區歸因於該分類群的變異化石實際上代表了兩個物種。但是,透過與現存的猿和人類類比,這種變異並沒有超過在現存物種中觀察到的變異,這些遺骸可能屬於一個單一的高度二態性物種,其中雄性為了獲得與雌性繁殖的機會而激烈競爭,小露西是雌性,而較大的個體是雄性。

霸王龍中,儘管已知存在的骨骼少於十幾個,但似乎存在兩種形態,而較大且更強壯的形態始終表現出上述被描述為雌性特徵的特徵。因此,似乎可以合理地接受這是一個二態性物種,其中雌性為了雄性而競爭。相反,在比利時伯尼薩特的一個遺址,39個恐龍禽龍的遺骸分為兩個明顯不同的尺寸等級,但在顱骨、手、腳和骨盆上也表現出解剖學上的差異,這些差異大於通常在單一現存物種中看到的差異。因此,它們被歸為兩個非二態物種,伯尼薩特禽龍曼氏禽龍,這讓古生物學家思考兩種密切相關的恐龍如何設法在生態上佔據同一區域。

更多探索:人類的由來及與性別相關的選擇。達爾文,C. 1871。約翰·默裡:倫敦。
恐龍圖解百科全書。諾曼,D. 1985。新月出版社:紐約。
世界掠食性恐龍。保羅,G.S. 1988。西蒙與舒斯特:紐約。
完整的霸王龍。霍納,J.R.和萊塞姆,D. 1993。西蒙與舒斯特:紐約。
性選擇。安德森,M. 1994。普林斯頓大學出版社:新澤西州普林斯頓。
進化。裡德利,M. 1996。第二版。布萊克威爾科學:馬薩諸塞州劍橋

答案最初發表於2004年12月6日

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