古脊椎所等在華南更新世化石長鼻類的食性研究中取得進展

古脊椎所等在華南更新世化石長鼻類的食性研究中取得進展

2016-07-28 古脊椎動物與古人類研究所

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　　中國科學院古脊椎動物與古人類研究所副研究員王元與英國布裡斯託大學博士生張瀚文、英國萊斯特大學教授Mark Purnell的研究團隊合作，利用近年來開發的牙齒3D微痕質地分析技術（dental microwear texture analysis，DTMA），對華南地區更新世不同時期的化石長鼻類的食性進行了綜合分析和初步探討，以王元為通訊作者的研究成果近期在線發表在國際期刊《國際第四紀》（Quaternary International）上。

　　象類化石由於演化速率快、時空分布廣以及富含環境指標等特點已成為晚新生代陸相古生態環境重建的重要指示性化石。自2004年以來，由中科院古脊椎所研究員金昌柱帶領的科研團隊在廣西崇左及周邊地區的第四紀洞穴與裂隙堆積中陸續發現了代表更新世不同時期、繼承與連續性良好的哺乳動物群十餘個。對上述哺乳動物群中象類化石的系統研究表明，我國南方第四紀長鼻類的演化、更替是有規律的：早更新世以中華乳齒象和華南劍齒象的組合為特徵；早更新世末中華乳齒象和華南劍齒象可能已在華南滅絕，並被東方劍齒象取代；亞洲象屬在中更新世晚期開始繁盛使之與東方劍齒象一道在動物群中起主導作用。上述長鼻類的演化和更替推動了華南第四紀生物地層序列的進一步劃分：早更新世的巨猿－中華乳齒象動物群、中更新世的大熊貓－劍齒象動物群（狹義）以及晚更新世的亞洲象動物群。

　　使用DMTA研究方法探討古哺乳動物及古人類的食性已成為近年來古生物學研究的熱門方向。相對於利用普通光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡研究動物牙齒化石微痕的傳統方法，DMTA在數據收集過程的嚴謹性與可重複性方面有更顯著的優勢。通過比較中華乳齒象、劍齒象與亞洲象臼齒微痕的複雜性（complexity）與各向異性（anisotropy），研究人員發現華南早更新世的中華乳齒象與橫跨整個更新世的劍齒象主要喜食嫩葉，這與食性較廣、既食草亦食樹葉的亞洲象形成了顯著統計差異。

　　中華乳齒象與劍齒象在東亞地區共存於上新世和早更新世。但在漫長的演化過程中，中華乳齒象保留了原始的丘脊型臼齒，而劍齒象則演化出了能更有效咀嚼植物的脊型齒。在大約100萬年前的早更新世晚期，崇左地區發生了一次重要的生物事件，主要表現為熱帶森林的消失與第三紀孑遺哺乳動物（包括中華乳齒象）的滅絕。同為嫩食動物（browser）的劍齒象在上述環境變化背景下由於更適合咀嚼植物的牙齒而在生存競爭中擠壓了中華乳齒象，導致後者在中國滅絕。相反，劍齒象與亞洲象的食性差異製造了生態資源分配局面，使兩者從中更新世晚期一直共存到更新世最末期。劍齒象在更新世末期與全球大量大型哺乳動物種類一同滅絕，而亞洲象直至今日仍在我國雲南西雙版納等地區活動。

　　該項研究得到國家自然科學基金、中科院現代古生物學與地層學國家重點實驗室開放課題以及英國自然環境研究委員會（NERC）項目的資助。

 

　　圖1 華南晚更新世象類生態復原圖，亞洲象（左）的食性中草食的比例較大，劍齒象（右）主要食嫩葉（Nicola Heath繪） 

 

圖2 華南第四紀長鼻類的臼齒釉質微痕的複雜性與各向異性分布圖（王元和張翰文提供）

　　中國科學院古脊椎動物與古人類研究所副研究員王元與英國布裡斯託大學博士生張瀚文、英國萊斯特大學教授Mark Purnell的研究團隊合作，利用近年來開發的牙齒3D微痕質地分析技術（dental microwear texture analysis，DTMA），對華南地區更新世不同時期的化石長鼻類的食性進行了綜合分析和初步探討，以王元為通訊作者的研究成果近期在線發表在國際期刊《國際第四紀》（Quaternary International）上。
　　象類化石由於演化速率快、時空分布廣以及富含環境指標等特點已成為晚新生代陸相古生態環境重建的重要指示性化石。自2004年以來，由中科院古脊椎所研究員金昌柱帶領的科研團隊在廣西崇左及周邊地區的第四紀洞穴與裂隙堆積中陸續發現了代表更新世不同時期、繼承與連續性良好的哺乳動物群十餘個。對上述哺乳動物群中象類化石的系統研究表明，我國南方第四紀長鼻類的演化、更替是有規律的：早更新世以中華乳齒象和華南劍齒象的組合為特徵；早更新世末中華乳齒象和華南劍齒象可能已在華南滅絕，並被東方劍齒象取代；亞洲象屬在中更新世晚期開始繁盛使之與東方劍齒象一道在動物群中起主導作用。上述長鼻類的演化和更替推動了華南第四紀生物地層序列的進一步劃分：早更新世的巨猿－中華乳齒象動物群、中更新世的大熊貓－劍齒象動物群（狹義）以及晚更新世的亞洲象動物群。
　　使用DMTA研究方法探討古哺乳動物及古人類的食性已成為近年來古生物學研究的熱門方向。相對於利用普通光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡研究動物牙齒化石微痕的傳統方法，DMTA在數據收集過程的嚴謹性與可重複性方面有更顯著的優勢。通過比較中華乳齒象、劍齒象與亞洲象臼齒微痕的複雜性（complexity）與各向異性（anisotropy），研究人員發現華南早更新世的中華乳齒象與橫跨整個更新世的劍齒象主要喜食嫩葉，這與食性較廣、既食草亦食樹葉的亞洲象形成了顯著統計差異。
　　中華乳齒象與劍齒象在東亞地區共存於上新世和早更新世。但在漫長的演化過程中，中華乳齒象保留了原始的丘脊型臼齒，而劍齒象則演化出了能更有效咀嚼植物的脊型齒。在大約100萬年前的早更新世晚期，崇左地區發生了一次重要的生物事件，主要表現為熱帶森林的消失與第三紀孑遺哺乳動物（包括中華乳齒象）的滅絕。同為嫩食動物（browser）的劍齒象在上述環境變化背景下由於更適合咀嚼植物的牙齒而在生存競爭中擠壓了中華乳齒象，導致後者在中國滅絕。相反，劍齒象與亞洲象的食性差異製造了生態資源分配局面，使兩者從中更新世晚期一直共存到更新世最末期。劍齒象在更新世末期與全球大量大型哺乳動物種類一同滅絕，而亞洲象直至今日仍在我國雲南西雙版納等地區活動。
　　該項研究得到國家自然科學基金、中科院現代古生物學與地層學國家重點實驗室開放課題以及英國自然環境研究委員會（NERC）項目的資助。
 
　　圖1 華南晚更新世象類生態復原圖，亞洲象（左）的食性中草食的比例較大，劍齒象（右）主要食嫩葉（Nicola Heath繪） 
 
圖2 華南第四紀長鼻類的臼齒釉質微痕的複雜性與各向異性分布圖（王元和張翰文提供）

列印 責任編輯：葉瑞優