Drámai változás az ősi étrend kiszámításában

A növényevõ emlõsökkel kapcsolatos új kutatások szerint a szén-izotóp-elemzések kulcsértéke nem állandó, a testmérettel változik

A fosszilis fogak belsejében bezárt szén-izotópok elemzésével már régóta meghatároztuk, hogy mit esznek a kihalt állatok. Két évtizede feltételezzük, hogy ezekben az egyenletekben az izotópok fő értéke azonos minden növényevő emlős esetében, de Julia Tejada-Lara vezetésével, az Amerikai Természettudományi Múzeum és a Columbia Egyetem által vezetett és a folyóiratban közzétett új kutatások A Royal Society B közleménye ellentmond ennek a feltételezésnek, feltárva, hogy az érték a testmérettel változik.

A kihalt gerincesek étrendjének következtetése hagyományosan egy faj anatómiai adataitól függ - például a fogak alakjától, a fogzománc kopásának magasságától és mennyiségétől, valamint a koponya és az állkapocs konfigurációjától. De a közelmúltban a kutatók stabil szén-izotóp-elemzéseket (? 13C) kezdtek el használni, hogy közvetlenül meghatározzák a kihalt növényevők élve elfogyasztott ételeit. A növények belsejében meghatározott arányban képződő stabil szén-izotópok megőrződnek az ezeket a növényeket fogyasztó állatok testszöveteiben. Ha az állat csontjaiból, fogaiból, körmeiből vagy más biológiai anyagokból mintákat vesznek, a paleontológusok meghatározhatják az egyes állatok által fogyasztott növények fajtáját, azt, hogy a különböző fajok hogyan oszthatták fel az erőforrásokat ugyanazon élőhelyen, sőt az összes csapadékmennyiséget vagy egyéb környezeti jellemzőket is .

"A stabil szén-izotóp vizsgálatok manapság elengedhetetlen részei tudományos eszköztárunknak, amelyek paleontológiai és geológiai témák széles skáláját ismertetik, a ragadozó-zsákmány kölcsönhatásoktól az ősi csapadékbecslésekig" - mondta John Flynn, a tanulmány és a Frick társszerzője. A fosszilis emlősök kurátora a Múzeum paleontológiai osztályán. "A testméret hatásait figyelembe vevő új képleteink alkalmazása elengedhetetlen a különféle fajok, ökoszisztémák és éghajlat történelmének pontosabb megértéséhez a Föld történetében."

Mivel egy állat táplálékából származó szenet beépíti testszövetébe, egy sor fiziológiai folyamat befolyásolja, hogy a szén-izotópok mennyit és milyen arányban szívódnak fel. Tehenek és más nagy patások vizsgálata alapján a tudósok széles körben feltételezték, hogy minden növényevő emlős csontvázszövete körülbelül 14 milliméterrel (14 ezredrész) stabil szén-izotópokkal "gazdagodik" az általuk táplálékhoz viszonyítva. eszik. Ez az állandó, az úgynevezett dúsítási érték elengedhetetlen része annak az egyenletnek, amelyet a tudósok az állati étrend geokémiai elemzéséhez használnak. De Tejada-Lara, a Múzeum és a Columbia Egyetem Föld- és Környezettudományi Tanszékének végzős hallgatója, aki lajhárokat tanulmányozott, gyanús volt, hogy valamit figyelmen kívül hagytak ezzel az egy mindenki számára megfelelő egyenlettel.

"Számos feltételezésnek tűnt egyetlen érték használata az összes emlős növényevő számára, az apró majmoktól az óriási elefántokig" - mondta Tejada-Lara, a tanulmány vezető szerzője. "Úgy döntöttem, hogy közelebbről megvizsgálom az élő és a fosszilis lajhárak dúsulási értékét, mert ezek számos vonásban kiemelkedőek, összehasonlítva a növényevő emlősök egészével."

Tejada-Lara a perui Limában, a Huachipa állatkerttel együttműködve mintát vett a rutin állatorvosi fogorvosi ellátás során összegyűjtött élelmiszer- és fogporból, amely két modern lajhárfaj: a háromujjú lajhár (Bradypus variegatus) és a kétujjas lajhár (Choloepus hoffmanni). Az elemzett lajhárok kontrollált és állandó étrendet kaptak fiatal koruktól kezdve, így a kutatók képesek voltak közvetlenül megmérni az általuk bevitt stabil szén-izotóp mennyiségét. Amikor a kutatók a lajhárok fogaiból vett minták alapján kiszámították a szén-izotóp dúsítási értéket, azt állapították meg, hogy a háromujjú lajhároknál 10 milliméter, a kétujjú lajhároknál pedig 12 milliméter.

Ezután megmérték a Mylodon darwinii óriási kihalt talajlazag dúsulási értékét, amely körülbelül 10 000 évvel ezelőtt élt Dél-Amerikában. A fosszíliával és a minta fogaival kinyert trágya mintavételével a kutatók megállapították, hogy a fogszövet kb. 15,5 milliméterrel gazdagodott az étrendi szén arányához viszonyítva.

"Ez körülbelül 5 milliméteres eltérés csak egyetlen emlőscsoporton belül" - mondta Tejada-Lara. "Ez nagy különbséget jelenthet a kutatási eredmények értelmezésében, beleértve ennek a felfedezésnek azt a lehetőségét is, hogy pontosabbá tegye azt, hogy a saját származásunkban hogyan alakult az étrend, mert a főemlősök kicsi és nagy fajokat tartalmaznak."

A kutatók a lajháradatokat kombinálták olyan dúsítási értékekkel, amelyeket számos más emlős növényevőnek ismert táplálékkal számítottak, a prérabolától a sertésen át a zsiráfig, és drámai módon egyértelmű mintát találtak: a dúsítási érték általában növekszik a testmérettel együtt. Megállapították, hogy a házi egér (Mus musculus) milliméteres értéke 9,1/milliliter volt a legalacsonyabb, és a kihalt Mylodon lajhár értéke volt a legnagyobb. E tanulmány alapján a kutatócsoport új modelleket javasolt, hogy miként épül be a szén az emlős növényevőkbe, az ételtől a fogakig, hogy a tudományos terület beépülhessen a modern és ősi állatok és ökoszisztémák vizsgálatába.

A tanulmány más dúsítási mintát is talált az állatok emésztőrendszerének összetételétől függően - különösen attól, hogy az állat elő- vagy hátsó bélfermentátor-e. Mint kiderült, az óriás őrölt lajhár, a Mylodon előmenetes fermentor volt, amely hatalmas mennyiségű metánt termelt.