新疆发现世界最早草食性象类化石
时间:2018-05-18 | 来源:乌鲁木齐晚报 | 作者:李晓青
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研究人员正在从出土的施泰因海姆嵌齿象臼齿化石中取样。(由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员吴妍提供)

  近期,科研人员在对上世纪90年代出土于新疆的象类臼齿化石进行研究后,发现了1600万年前草类的植硅体,由此得出该研究样本是世界最早的草食性象类。

  17日,本次研究的参与者之一、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员吴妍通过电话告诉记者,这次研究样本有六个,发现于新疆准噶尔盆地东北部富蕴县,其中2个样本是1600万年前中中新世早期的象类直系祖先——施泰因海姆嵌齿象臼齿的化石。

  研究人员在施泰因海姆嵌齿象臼齿的牙结石中,发现植硅体的存在。通过显微观察发现,施泰因海姆嵌齿象臼齿牙结石中,所有的植硅体都来自草类,没有一个是属于非草类的植物。

  “2013年对东非地区象类化石的一项研究显示,大约在1000万年前的时候,象类可能已普遍取食草类。”吴妍说,这次研究的样本来自1600万年前,它将象类吃草时间提前约600万年,是世界上最早的草食性象类。

  吴妍表示,植硅体非常坚硬,对于吃它们的动物是严重的考验,但它们形态稳定,容易保存。更重要的是,研究者能够从它们的形态推断出它们的母源植物。施泰因海姆嵌齿象已经是一个严格的食草者,这一结果也与稳定同位素的方法及牙微磨痕方法得到的结论一致,这要比它的后代进化出适于食草的臼齿提前了1000万年以上。

  在确定世界最早草食性象类之后,研究者进一步研究了准噶尔盆地在中中新世的气候环境演变,通过分析地层中的花粉数据,发现在中中新世的新疆准噶尔盆地,气候比其它地区提前出现了干旱化趋势,一些小范围的草原在这里已经出现,这或许就成为施泰因海姆嵌齿象以草为食的先决条件。

  据悉,5月16日相关研究成果已在线发表在Nature旗下期刊《Scientific Reports》。该项研究获得了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、国家重点基础研究发展计划和中国科学院青年创新促进会项目的资助。

  延伸阅读

  施泰因海姆嵌齿象是现代象祖先

  禾本科植物也就是我们通常所说的草类,它们能够在严酷的环境生活下来之一就是拥有一种秘密武器——植硅体。由于植硅体具有非常高的硬度,使得植食动物在取食禾本科植物中要付出牙齿过度磨损的巨大代价,植物通过这种方法可以有效地使自身保全。

  吴妍说,不少植食动物进化出了更加有效的牙齿,以处理被植硅体武装得日益坚硬的草本植物。例如,我们熟悉的象类就进化出了非凡的牙齿,它们的臼齿齿冠很高,由许多排列得非常密集

  的釉质齿板构成,这种结构使得象的臼齿如同巨大而耐磨损的磨盘,可以充分有效加工坚硬的草类。因此,象类成为了新生代晚期非常繁荣的种类。它们可以适应各种严酷的环境气候,甚至在冰河期的北方大草原上也遍布着象类的身影(猛犸象)。

  而在1600 万年前的新疆准噶尔盆地,施泰因海姆嵌齿象并非是唯一象类,与之同时发现的还有另一种间型嵌齿象。吴妍说,间型嵌齿象的牙结石中也发现了植硅体的存在,然而,这些植硅体

  大部分都是属于嫩枝嫩叶等非草类植物,属于草类植物的植硅体只占一小部分。因此可推断,虽然间型嵌齿象与施泰因海姆嵌齿象共同处于一片大的生态空间中,它还是保留着从它祖先那里继

  承来的传统,以嫩枝嫩叶为食,对于新出现的草原环境,至多是浅尝辄止,未敢深入。但它们未曾知道,彼此的命运在那一时刻起,已经发生了重大的分野。

  学术界早已认定,嵌齿象属是现代生活在世界上象类的祖先,但嵌齿象发现的种有将近二十种,哪一种嵌齿象最终进化出了现代象,学术界一直没有定论。

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员王世骐说,为了解决象类食性与其演化的深刻内涵,研究人员建立了17种嵌齿象与后来现代象的系统演化关系。结果不出意料地证明,施泰因海姆嵌齿象正是嵌齿象中与现代象在系统发育上最接近的种类,正是施泰因海姆嵌齿象进化出了现代仍然生活在我们世界上的几种象类。而在它们坎坷的进化道路上,食性的选择可能起到了关键的作用。

  王世骐认为,在最初的草原生态出现的时候,或许施泰因海姆嵌齿象便积极扩展自身的生存空间,选择以不太舒适的草类为食,它的臼齿形态也发生了逐步的改变,最终完全适应以草为食,从而得以延续至今;而与它同时的近亲,间型嵌齿象,由于停留在已经适应的嫩枝嫩叶的食物生态空间,不能对环境的变化做出及时的响应,在晚中新世大范围的干旱环境到来之时,无可奈何地走向了灭绝。

  食性的选择,正是对未来命运的终极选择,新疆准噶尔盆地两种中新世嵌齿象的食性研究,为动物行为演化引领形态演化的新思路提供了绝佳佐证。(李晓青)


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