猛犸象如何与其他动物竞争存活下来

灰色化石遗址(Ten Fossil Site)是田纳西州东北部的一个污水坑,充满史前珍宝。在700万到450万年前,犀牛,剑齿猫和其他生物,甚至是小熊猫,在池塘边缘消失。但是,该遗址的最大发现旁边的化石丰富了很多:乳齿象的骨骼,近500万年前,一直保留着细腻的细节,一直到它的脚踝骨骼。“这真是太棒了,”位于约翰逊城附近的东田纳西州立大学的古生物学家Chris Widga说。

这位古老的大象亲戚被称为厄尼,因为它是巨大的,在2015年发现之后很快就计算出它已经重达16吨。这个名字来自音乐家Tennessee Ernie Ford,他以采煤歌曲“Sixteen Tons”而闻名。从那以后,研究人员将乳齿象的重量降低到10.5吨,Widga说,但这个名字被卡住了。

厄尼仍然是有史以来在北美发现的最大的乳齿象。他本可以使今天的大型非洲大象相形见绌,这些大象平均高达6吨。研究人员10月份在阿尔伯克基的脊椎动物古生物学会会议上报告说,挖掘机正在努力在今年冬天之前挖掘厄尼骨头的剩余部分,以便重新组装古老的野兽。

厄尼是曾经漫游地球的古代大象的令人痛苦的例子。科学家们发现了整个北半球的乳齿象及其亲属,猛犸象的遗骸 – 从埋在阿拉斯加永久冻土层的巨大象牙到西伯利亚的木乃伊婴儿猛犸象。

现在,研究人员将这些分散的发现编织成一幅关于猛犸象和乳齿象的生死相关的更连贯的图片。科学家正在探索这些巨型食肉动物在它们在整个景观中漫步时所吃的植物,以及它们如何与其他动物(包括人类)竞争,因为气候变化以及最后一个冰河时代在大约11,700年前结束。

这些谜团的线索在于古老的牙齿和骨骼。来自北美的乳齿象牙齿上的微小划痕表明,他们根据环境的不同,吃草,树枝和其他植物的饮食多种多样。最近对欧洲猛犸象骨骼化学的分析表明,随着气候变暖,这些动物可能在减少食物来源的情况下挣扎,这可能加速了动物的死亡。

挖掘猛犸象和人类共存的最后一些已知地点,指出美国早期人们如何聚集在一起杀戮,使巨型胴体最大限度地养活自己。

科学家们希望更好地了解已灭绝的大象在古代生态系统中的作用。“这些大型食草动物如何应对人类到来之前和之后的气候变化?”加拿大汉密尔顿麦克马斯特大学的遗传学家和人类学家Hendrik Poinar问道。“这些人群有多么富有弹性 – 或者没有?”

这些答案甚至可以帮助生物学家汲取教训,了解现代大象如何应对栖息地缩小和狩猎压力上升的问题。

区域饮食

在过去的2500万年中,大约有十几种猛犸象和乳齿象在全球不同时期出现。他们中的最后一个在更新世时期结束时大部分时间都灭绝了,这标志着最后一个冰河时代的结束。最着名的是猛犸象(Mammuthus primigenius),它出现在现场相对较晚,大约35万年前,并存活了足够长的时间,与北美,欧洲和亚洲的早期人类共存。它的毛茸茸的外套和上翘的象牙使它成为冰河时代的标志,以漫游的北方草原和剑齿猫,洞穴熊和其他灭绝的野兽而闻名。

北美洲也有哥伦比亚猛犸象(Mammuthus columbi),它出现在大约100万年前,比猛犸象更大,更少毛。它在中美洲南部徘徊,并在新墨西哥州的白沙国家纪念碑等地留下了沉重的脚印。那里的公园护林员研究了巨大的“践踏场地”,那里的哥伦比亚猛犸象群曾在景观中轰鸣。

大象的第三个绝种亲属是乳齿象,包括美国版(Mammut americanum)。乳齿象通常比猛犸象更小,更长,并且相当有点笨拙。“我们经常认为猛犸象是更新世的超级模特,长而细长,非常高的动物,因为它们的重量,”Widga说。相比之下,“乳齿象很健壮”。

要告诉乳齿象的猛犸象,从牙齿开始。乳齿象牙齿具有锥形尖端,不像猛犸象的宽阔扁平牙齿。这表明乳齿象在更多的树枝,树枝和枝叶繁茂的东西上啃咬,而不是那些猛犸象在它们之间磨牙的草。

随着新的详细牙科研究,研究人员正在仔细研究动物的饮食。纳什维尔范德比尔特大学的古生态学家Gregory Smith和Larisa DeSantis最近与俄亥俄州肯特州立大学的古生物学家Jeremy Green合作。他们看着磨损的样式,比如坚果或橡子留下的小坑和草叶留下的细长划痕。该团队研究了来自北美各地的65个乳齿象,其历史可追溯到51,000到11000年前,显示一组乳齿象吃的植物与另一个不同,取决于动物的生活地点。在佛罗里达州,牙齿表明乳齿象一直在咀嚼相对柔软的材料,也许是柏树的微妙尖端。在密苏里州,乳齿象吃更硬的材料,如种子和树皮。在纽约,

去年在古地理学,古气候学,古生态学中报道的这种罕见的努力来观察大地理区域的乳齿象饮食,这表明乳齿象具有适应性。他们扼杀了栖息地常见的树木和灌木。“在我们开始研究它之前,它还没有得到证实,”史密斯说。

至少,那些乳齿象足够灵活,可以在迁移到整个景观时改变食物来源。史密斯10月份在阿尔伯克基会议上报道说,另一个大冰河时代的食草动物并不具备适应性。

居住在北美和南美的是gomphotheres(包括Cuvieronius属)。这些大象亲戚比猛犸象和乳齿象小,身体形状和大小更像现代大象。早期美国人追捕Gomphotheres,但是在人们到达现场之前,这些生物也开始减少。

omphotheres的衰落是令人惊讶的,因为他们几乎可以吃任何植物,从木质材料到草。理论上,动物应该能够适应任何食物来源。然而他们显然无法应对猛犸象和乳齿象进入他们的咀嚼场,并且气候变化挤压了可用资源。

为了找出原因,史密斯比较了曾经生活在德克萨斯州和佛罗里达州沿海平原的猛犸象,乳齿象和鹅卵石的牙齿磨损模式和其他证据。史密斯发现,从大约180万年前开始,gomphotheres从放牧转向吃更多的食物。但是猛犸象已经很好地专门用于食用草和用于食用木本植物的乳齿象。史密斯报道,Gomphotheres无法与其他大象竞争。

最终,gomphotheres开始从现场消失。至少在11000年前,只有少数人在最终灭绝之前徘徊不前。

利益争夺

在大西洋的另一边,面对气候变化的资源争夺战也在展开。不过,这一次,猛犸象正在与马竞争。

动物牙齿和骨骼中的化学线索显示出特定于所吃植物或肉类的元素或同位素的变化。

某些植物在其某些元素的原子核中含有额外的中子。这种区别反映在吃这些植物的动物骨骼的同位素组成中。肉食者保留了他们吃的食用者的记录。

与其他食草动物相比,猛犸象具有不同寻常的同位素。它们的骨骼通常在同位素氮-15中较高,即使与同一地区的马和其他放牧动物相比也是如此。可能是猛犸象喜欢吃成熟和干燥的草,其中氮-15比其他食草动物更喜欢的更年轻的绿草更高。

但是有一个地方,猛犸象没有显示出高氮-15水平:乌克兰的一个名为Mezhyrich的遗址,以其由猛犸象骨头制成的史前小屋而闻名。Mezhyrich骨骼含有的氮-15比猛犸象通常少。德国蒂宾根大学的生物地球化学家DorothéeDrucker说:“对我来说,这是一种绝对新鲜和不寻常的东西。”

为了了解发生了什么,她和同事最近研究了Mezhyrich附近其他地方的猛犸象骨头。所有这些都可以追溯到大约18,000到17,000年前,那时景观正逐渐变暖。这些其他骨骼也含有令人惊讶的低水平氮-15。研究人员在6月份在线发表于第四纪研究报告的一篇论文中报告说,事实上,它们与附近的马骨中发现的氮-15水平一样低,可追溯到同一时期。

这表明猛犸象没有放牧他们通常富含氮的草 – 15。相反,有些事情显然迫使他们转向新的菜单。也许气候变化改变了猛犸景观中生长的植被类型,从丰富多样的草原转变为生产力较低的灌木丛。不得不与其他食草动物(如马匹)竞争这种不太优选的饮食,大约在17,000到13800年前可能是最后一根吸管之一。

晚餐营

当然,气候变化并不是唯一一个强调猛犸象和乳齿象的事情,因为最后一个冰河时代即将结束。

数千年来人们在欧洲和亚洲北部猎杀猛犸象,这可能导致动物逐渐衰退。在北美,垮台更加突然。猛犸象和乳齿象在没有主要捕食者的情况下漫游数十万年或更长时间。然后人类在16000年前过了一段时间,从西伯利亚到阿拉斯加的陆桥,带来了如何使用长矛取下巨大毛茸茸野兽的知识。

几十年来,科学家一直在争论人类狩猎与气候和其他环境变化的多少导致了北美猛犸象和乳齿象的死亡。拉勒米怀俄明大学的考古学家Todd Surovell表示,证据主要针对人们。“人类到达了一个充满大型幼稚动物的大陆,”他说。他说,猛犸象是“轻松的选择”,“实际上就像一群牛。”

Surovell研究人类屠宰猛犸象,乳齿象或gomphotheres的考古遗址。他和同事们在过去的几年中一直在怀俄明州东部挖掘一个名为La Prele的有着12,900年历史的遗址。它是北美大约15个屠宰场之一。

在1986年首次发现时,该场地产生了一部分猛犸象和一些石头工具。2014年,Surovell和他的团队偶然发现了考古黄金。虽然在距离1986年发现12米的地方扩大了路径,但是一名团队成员的铲子击中了一块巨大的石器,这是一种可能用于砍伐的工具。“突然之间,网站大大扩张,”Surovell说。

从那时起,研究人员就发现了一个戏剧性的故事,讲述了早期猎人如何在他们的杀戮中成功地聚集起来。巨大的骨头标志着动物躺在哪里; 附近有一串火坑,大概是人们在屠宰肉的时候露营的地方。在篝火附近躺着家用文物,如骨针和骨珠,这表明几个家庭或一个小村庄暂时安顿在猛犸象周围。

Surovell说:“我们一直希望找到与动物有关的露营地,但这只是我们第二次在北美找到这种考古学的东西”。对于较小的动物,猎人可能会砍掉胴体并将肉带回营地。对于可能重达10吨的猛犸象来说,这是不可能的。相反,人们“把他们的营地搬到了猛犸象”,他说。Surovell在各种小型考古会议上介绍了La Prele网站的调查结果。

根据La Prele的文物数量,Surovell认为人们可能已经在屠体周围停留了大约一个星期,吃着和干燥的肉随身携带。毫无疑问,人类吃了猛犸象; 德鲁克等人在早期欧洲人的骨骼中发现了高氮-15水平,这表明人们从猛犸象肉中获取了大部分蛋白质。

最终,许多专家说,猛犸象和乳齿象可能因人类狩猎和气候变化的某种组合而灭绝,这些因素在全球各地都有所不同。不同的物种在不同的地方不同时间眨眼; 随着大北方冰盖退去,气温上升,大约11000年前大部分时间消失了。一些孤立的牛群又挂了几千年。

一群毛茸茸的猛犸象直到大约5600年前才在阿拉斯加阿留申群岛北部的圣保罗岛上。当岛上的湖泊干涸时,动物可能会死亡。另一群人一直存活到4,000年前在西伯利亚附近的弗兰格尔岛,那里的遗传研究表明这些生物最终死于过多的近亲繁殖。

 

北方曝光

猛犸象的一种优势种,在最后一个冰河时代末期,穿过北半球(褐色)的大片区域。该物种越过西伯利亚和阿拉斯加之间的陆桥,但无法征服喜马拉雅山脉等山脉。

一旦那些最后的动物消失,那就是巨型血统的终结。但了解他们的命运可能有助于研究人员帮助现代大象。在亚洲和非洲,大象面临着猛犸象和乳齿象很久以前所做的一些压力。气候变化正在重塑景观。人类正在狩猎大象并摧毁它们的栖息地。

史密斯说,过去的教训可能有助于保护主义者找到帮助大象生存的新方法。“化石记录可以告诉我们过去在类似情况下发生了什么,”他说。“我希望更好地了解古代生态学可以让我们对未来有所了解。”

Poinar同意。他和研究生Emil Karpinski正在研究乳齿象DNA的最大分析。他们收集了来自北半球周围的100多个样本。(可悲的是,田纳西州的厄尼太老了,不能保存良好的DNA。)研究人员希望展示出乳齿象种群随着时间的推移如何增长和缩小,以及这些变化如何与气候变化和人类狩猎有关。

Poinar说:“过去人类在灭绝过程中发挥了巨大作用并且正如我们所说的那样这样做,这并不令人震惊。” “但如果我们要自己离开物种,气候变化将如何影响他们恢复能力?”

答案,当他们来时,可能只是显示今天的大象需要生存。

这篇文章发表在2018年11月24日的“科学新闻” 上,标题为“猛犸象世界:冰河时代的野兽如何与其他动物竞争而失去了”。

文章来源:sciencenews

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