二連盆地始新世脊齒貘類的食性與棲息環(huán)境研究揭示哺乳動(dòng)物演化對(duì)全球氣候變化的響應(yīng) _神秘

施氏貘上第二臼齒(M2)（頰側(cè)視）
（）據(jù)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所：2019年12月18日，英國(guó)古生物學(xué)會(huì)刊物《古生物學(xué)》（Palaeontology）在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所王元青研究員的研究團(tuán)隊(duì)與美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)王楊教授等國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于內(nèi)蒙古二連盆地始新世脊齒貘類的食性及其古生態(tài)環(huán)境的研究成果。結(jié)果表明，在早-中始新世，脊齒貘類的食性及其棲息環(huán)境逐漸發(fā)生變化，這些變化反映了脊齒貘類的演化與全球氣候變化存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，也可以說全球氣候變化對(duì)脊齒貘類的演化產(chǎn)生了影響。
古近紀(jì)作為新生代一個(gè)非常重要的時(shí)期，期間發(fā)生了多次全球性重大氣候事件，地球也從一個(gè)溫暖潮濕的“溫室”變成了一個(gè)寒冷干旱的“冰室”；現(xiàn)代哺乳動(dòng)物的大多數(shù)目和許多科都是在古近紀(jì)開始出現(xiàn)在地球上的，哺乳動(dòng)物在這一時(shí)期的演化與全球氣候變化事件有著密切的聯(lián)系。通過研究絕滅動(dòng)物的食性來揭示其對(duì)食物的適應(yīng)性、恢復(fù)當(dāng)時(shí)的古生態(tài)環(huán)境是研究哺乳動(dòng)物演化與環(huán)境變化的重要途徑。近些年來，中國(guó)古近紀(jì)哺乳動(dòng)物的系統(tǒng)學(xué)、生物地層學(xué)以及生物年代學(xué)等方面的研究取得較大的進(jìn)展，但有關(guān)哺乳動(dòng)物的食性以及古生態(tài)環(huán)境方面的研究卻相對(duì)缺乏，幾乎處于空白狀態(tài) 。
內(nèi)蒙古二連盆地內(nèi)沉積了東亞地區(qū)比較完整的古近紀(jì)陸相地層，有豐富的哺乳動(dòng)物化石，是研究古近紀(jì)哺乳動(dòng)物演化、古生態(tài)和古氣候變化的理想?yún)^(qū)域。近年來，哺乳動(dòng)物牙齒的磨痕分析和穩(wěn)定碳氧同位素分析作為目前比較成熟和可靠的古食性與古生態(tài)環(huán)境研究方法，已被廣泛應(yīng)用于重建哺乳動(dòng)物的食性及其生活環(huán)境，可為探討哺乳動(dòng)物演化與古生態(tài)和古氣候變化提供重要信息。這項(xiàng)研究采用了牙齒中痕分析和穩(wěn)定碳同位素分析兩種方法。中痕分析主要是通過觀測(cè)哺乳動(dòng)物牙齒齒尖及咬合面的磨耗程度來判斷其食性特征，反映的是動(dòng)物在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期里的食性偏好。牙齒穩(wěn)定碳同位素分析主要是通過同位素比質(zhì)譜儀(IRMS)測(cè)定牙釉質(zhì)羥基磷灰石中結(jié)構(gòu)碳酸鹽的碳同位素組成來判斷動(dòng)物的飲食類型（C3或C4飲食），也可以用來推測(cè)動(dòng)物的生態(tài)位和棲息環(huán)境特征。
用于研究的化石材料是多年野外考察中采自二連盆地呼和勃爾和地區(qū)早-中始新世阿山頭組和伊爾丁曼哈組，時(shí)間跨度為距今52-42百萬年。研究人員對(duì)多個(gè)化石層位的141顆施氏貘（Schlosseria magister）和脊齒貘（Lophialetes expeditus）的上第二臼齒(M2)進(jìn)行了牙齒中痕分析，結(jié)果表明其食物結(jié)構(gòu)逐漸變“粗”，從取食鮮嫩植物的“嫩食型”逐漸過渡為取食粗硬植物的“粗食型” 。對(duì)137顆施氏貘和脊齒貘的牙齒進(jìn)行的穩(wěn)定碳同位素測(cè)試分析結(jié)果表明，施氏貘和脊齒貘均以C3植物為食（純C3飲食），這印證了目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為的陸地生態(tài)系統(tǒng)在晚中新世之前以C3植物為主的觀點(diǎn)；更有意思的是，穩(wěn)定碳同位素分析還表明，隨著時(shí)間的推移（從距今約52百萬年到距今42百萬年），脊齒貘類的棲息環(huán)境也逐漸變得相對(duì)開闊和/或干旱。經(jīng)過綜合分析，研究人員認(rèn)為，兩種脊齒貘類的食物結(jié)構(gòu)變化（逐漸變“粗”）、棲息環(huán)境變化（逐漸開闊和/或干旱）與全球氣候變化（降溫趨勢(shì)）三者呈現(xiàn)出一定的響應(yīng)關(guān)系，即早始新世氣候適宜期(EECO)之后全球持續(xù)性的降溫對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的影響，二連盆地呼和勃爾和地區(qū)的生態(tài)環(huán)境朝著相對(duì)開闊和/或干旱的方向發(fā)展，在一定程度上響應(yīng)了這種全球的降溫趨勢(shì) ，而該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境變化也造成了植被類型和分布發(fā)生變化，從而影響到哺乳動(dòng)物的演化。最終，由于施氏貘和脊齒貘兩者對(duì)生態(tài)環(huán)境變化的適應(yīng)能力不同，施氏貘在距今約45Ma時(shí)滅絕，與此同時(shí)其姐妹群脊齒貘出現(xiàn)并迅速繁盛。
這是首次在內(nèi)蒙古二連盆地開展相關(guān)的研究，不僅揭示了二連盆地呼和勃爾和地區(qū)早-中始新世的古生態(tài)與古氣候環(huán)境特征，而且為研究古近紀(jì)全球氣候環(huán)境變化、陸地區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化和哺乳動(dòng)物演化三者之間的響應(yīng)關(guān)系提供了新的證據(jù) 。
文章第一作者是古脊椎所在讀博士研究生龔宴欣。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1111/pala.12471