中科院研究揭示食草哺乳動(dòng)物牙齒形態(tài)與氣候和植被狀況相關(guān)性

【資料簡(jiǎn)介】

中科院研究揭示食草哺乳動(dòng)物牙齒形態(tài)與氣候和植被狀況相關(guān)性
       zui近二十年，新生代氣候變化的研究已經(jīng)全面進(jìn)入了定量化時(shí)代，不同學(xué)科之間的相互交叉使得定量參數(shù)的需求強(qiáng)烈增加，尋找適合的氣候量化指標(biāo)已經(jīng)成為各個(gè)學(xué)科zui活躍的探索方向。哺乳動(dòng)物，特別是食草哺乳動(dòng)物，它們的食物全部來(lái)源于陸生植被，而植被又受到溫度、降水等氣候條件的嚴(yán)格控制，因此，食草哺乳動(dòng)物的組成結(jié)構(gòu)和地理分布也和溫度、降水條件密切相關(guān)，是研究新生代氣候的理想量化指標(biāo)。中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所劉麗萍博士和芬蘭赫爾辛基大學(xué)的合作團(tuán)隊(duì)多年來(lái)一直致力于這方面的探索和研究。

3月28日，英國(guó)生物學(xué)雜志Proceedings of the royal society B在線發(fā)表了劉麗萍博士主導(dǎo)的研究成果。通過(guò)分析現(xiàn)生大型食草哺乳動(dòng)物牙齒冠高、齒脊數(shù)和溫度、降水、植物凈初級(jí)力等的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)大型食草哺乳動(dòng)物牙齒冠高指數(shù)及齒脊數(shù)和溫度、降水及植物初級(jí)凈力之間有著明顯的相關(guān)性。冠高指數(shù)（hypsodonty）是指牙齒高度和長(zhǎng)度的比值，比值越大，牙齒越高冠。齒脊數(shù)指的是牙齒縱向脊的數(shù)目。

在包括年均降水量等8個(gè)降水量參數(shù)中，冠高指數(shù)和zui干旱月及zui干旱季度降水量的相關(guān)性zui高，反映了高冠食草哺乳動(dòng)物對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)性。與之相反，齒脊數(shù)和zui濕潤(rùn)月及zui濕潤(rùn)季度的降水量呈現(xiàn)的負(fù)相關(guān)，而與干旱月及干旱季度降水量的相關(guān)性則不明顯。在包括年均溫度在內(nèi)的個(gè)溫度參數(shù)中，冠高指數(shù)和溫度的相關(guān)性不明顯，但齒脊數(shù)和溫度則有著很好的相關(guān)性，而且和低溫的關(guān)聯(lián)度zui高。因此，食草哺乳動(dòng)物牙齒形態(tài)反映了它們對(duì)于干旱和嚴(yán)寒兩種惡劣環(huán)境的適應(yīng)。干旱環(huán)境中，草本植物的繁盛和植被表面附著的沙塵對(duì)食草哺乳動(dòng)物牙齒的磨蝕非常強(qiáng)，食草哺乳動(dòng)物必須發(fā)育高冠的牙齒來(lái)補(bǔ)償不斷磨掉的冠部，才能維持一個(gè)生命周期牙齒的正常功能。而寒冷地區(qū)，漫長(zhǎng)的冬季缺乏新鮮的食物，大型食草哺乳動(dòng)物必須以老的或干枯的植物為食，這些高纖維的食物要求牙齒必須有足夠的切割能力，因此，高度脊形化的牙齒是對(duì)寒冷氣候的一種適應(yīng)。

在以冠高指數(shù)均值和齒脊數(shù)均值為坐標(biāo)的二維空間中，現(xiàn)代幾種主要生態(tài)區(qū)（熱帶亞熱帶闊葉林；熱帶亞熱帶草地、稀樹(shù)草原和疏灌叢；荒漠和干燥疏灌叢 ；溫帶草地、稀樹(shù)草原和疏灌叢；溫帶闊葉、混合林；寒帶森林/泰加林；苔原）的分布格局與它們?cè)谀昃鶞囟群湍昃邓繛樽鴺?biāo)的二維空間中的分布格局相當(dāng)一致，熱帶的雨林、草原和荒漠依次向著齒冠高度和齒脊數(shù)增加的方向排列，濕潤(rùn)的闊葉林、落葉林和針葉林沿著齒脊數(shù)增加的方向縱向排列，而干旱的溫帶草原和苔原則更偏向高齒冠方向。

溫度和降水是決定植物初級(jí)凈力（NPP）的重要?dú)夂蛞蜃?，因此，食草哺乳?dòng)物牙齒冠高及齒脊數(shù)和植物初級(jí)凈力也很自然的呈現(xiàn)出高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.73。以現(xiàn)生哺乳動(dòng)物牙齒冠高均值和齒脊數(shù)均值為變量，通過(guò)線性回歸方法，可以得到年均溫度，年均降水量和NPP的計(jì)算公式?；巢莶溉閯?dòng)物是新生代zui普遍的化石類(lèi)群，因此，這種方法可以用于計(jì)算古溫度、古降水和古NPP。用同一種指標(biāo)同時(shí)計(jì)算古溫度、古降水量和古NPP，這在地學(xué)界還沒(méi)有先例。特別是古NPP，地學(xué)界目前還沒(méi)有任何一個(gè)實(shí)物指標(biāo)可以進(jìn)行古NPP的計(jì)算，只能依賴植物模型，因此，本項(xiàng)研究具有開(kāi)拓性的意義。植物初級(jí)凈力（NPP）之所以重要，是因?yàn)樗砹岁懙厣系闹参锩磕晖ㄟ^(guò)光合作用固定CO2的總量，是研究大氣碳循環(huán)的一個(gè)核心指標(biāo)。（ ）生物谷