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古代大象牙齿为适应变化而进化

那些进化出适应能力的物种在约2300万至1100万年前的极端气候变化中得以生存。

作者:Elizabeth Gamillo
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图片来源:Beth Zaiken (https://bethzaiken.com/

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牙齿化石帮助古生物学家了解了数百万年前古代大象的饮食。结果表明,那些饮食不挑剔、更能适应不断变化的环境的物种得以生存。而那些坚持草食性饮食的物种,在气候剧烈波动时灭绝了。

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“这支持了这些地区是‘物种工厂’的假说,即对不断变化的环境条件进行进化适应首先在此处进行,”赫尔辛基大学古生物学家、该研究的主要作者 Juha Saarinen 在一份声明中表示。该研究的详细内容已发表在《Nature Ecology & Evolution》上。

素食

与吃其他类型的植物相比,咀嚼草对牙齿的要求更高,因为草叶中含有高含量的矿物质颗粒,称为植物硅石。这些矿物质会对牙齿造成严重的磨损。

尽管如此,在早中新世的初等长鼻类动物(属于 the choerolophodon lineage)开始转向更富含草的饮食,导致它们的牙齿外观发生变化。

大约1000万年前,东非气候的变化对长鼻类牙齿的进化产生了巨大影响。尤其是真正的象(Elephantidae),它们发生了变化,例如长有高冠、多齿脊的臼齿。

“我们能够证明,过去700万年间东非气候最强烈的干燥峰值(例如大约在200万和400万年前)与牙齿冠高和臼齿齿脊数量增加的进化爆发相对应,”Saarinen 说。

牙齿在极端环境中进化

这一发现支持了早先的观点,即牙齿特征是适应极端环境条件而非正常或平均条件的。

在比较过去七百万年前的植被和象的饮食证据时,科学家们发现草原和以草为食的象的比例增加,它们拥有用于研磨草的特化牙齿。然而,在过去的10万年里,由于更新世晚期全球气候的波动,情况发生了变化。在此期间,交替的湿润和干旱气候周期比这个时期早期更具规律性和更大的幅度。

最终,只有现代非洲草原象 (Loxodonta africana) 凭借其不那么特化的牙齿和更广泛的饮食生存了下来。

今天的象

现代大象在各种环境中茁壮成长的能力以及吃多种食物的多样性,也可能解释了亚洲象 (Elephas maxius) 在亚洲的生存,以及非洲森林象 (Loxodonta cyclotis) 在中非和西非更茂密的森林地区找到栖息地的能力。

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比较不同物种的牙齿化石以及牙齿上的结构解释了这种适应。研究包括釉质环的数量、釉质厚度和釉质褶皱。所有这些特征都被认为是抵抗磨损的适应。

“在生态方面相当多样的现代大象是更新世晚期剧烈气候变化的唯一幸存者。现在是我们人类威胁着这个生态上重要的动物群的最后幸存物种,我们应该努力工作,防止它们永远消失,”Saarinen 说。

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阅读更多: 尼安德特人曾捕猎并食用直牙象


  • Elizabeth Gamillo

    Elizabeth Gamillo 是 Discover 和 Astronomy 的撰稿人。她曾为 Science 杂志担任 2018 年 AAAS 多元化科学新闻人才实习生,并曾为 Smithsonian 杂志担任日报撰稿人。她目前是麻省理工学院科学写作研究生项目的研究生。

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