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研究称古代北极哺乳动物不怕黑

2009-06-29 08:23 环球科学 环球科学 阅读 0
核心摘要: 大约5000万年前,北极地区气候温暖,但冬季极夜依然漫长。研究通过分析冠齿兽牙齿中的氧和碳同位素比例,发现这种古代哺乳动物全年在北极活动,而非迁徙或冬眠。夏季以新鲜枝叶为食,冬季则食用枯叶和菌类。该研究发表于《地质学》杂志,为理解古代北极生态系统和气候变化提供了重要线索。

大约5000万年前,北极地区覆盖着茂密的植被,气候温暖湿润,类似于亚热带环境。那时,鼯猴在巨杉般的参天大树间跳跃,烟雾缭绕的沼泽里住着短吻鳄和象龟。然而,与今天一样,北极冬季长达半年的极夜现象依然存在。新的研究显示,尽管缺少阳光,该地区至少有一种古代哺乳动物——冠齿兽(类似河马的古生物)——在整个冬季都保持活动,而非迁徙或冬眠。

关于古代北极动物如何度过漆黑的冬季,科学家们曾提出多种假说。有人认为哺乳动物会迁徙到北极圈以南的地区,因为那里有足够的阳光供植物生长。然而,化石证据表明,许多动物通过当时存在的大陆桥逐渐从北极地区迁徙到北美洲、欧洲和亚洲,这意味着它们曾在北极长期停留。但即使如此,这些动物在冬季是冬眠还是继续活动,仍是一个未解之谜。

科罗拉多大学波尔得分校的古脊椎动物学家Jaelyn Eberle从7年前开始研究高纬度北极地区的化石,一直为这些疑问所困扰。最近,她与地球化学家合作,通过分析冠齿兽的前齿化石,揭示了其生活方式。牙齿是研究过去气候和饮食信息的宝贵材料:气温差异和大气环流变化会影响水蒸气中氧-18(一种氧同位素)与氧-16的比例,这种变化在温暖的夏季比寒冷的冬季更明显,并反映在雨水中。冠齿兽饮水时,氧原子进入牙齿的珐琅质,形成类似树木年轮的记录。

科学家对珐琅质进行分析后发现,氧-18和氧-16的比例随时间变化的情况与当地树木的季节性生长模式吻合。这一证据表明,冠齿兽是北极的常住居民,而非季节性迁徙者。研究小组将结果发表于《地质学》(Geology)杂志。

更多关于冠齿兽生活方式的线索来自碳-13和碳-12的比例分析。不同种类的植物中,这两种碳同位素的比例存在差异。Eberle发现,冠齿兽在阳光充足的夏季以北极的新鲜枝叶为食,而在漆黑的冬季则食用枯死的树叶、木头和菌类。此外,一项不完全的同位素分析显示,貘和类似犀牛的动物也可能在北极过冬。

纽约美国自然历史博物馆的古脊椎动物学家John Flynn认为,这项研究“合理可信”地说明了长年生活在北极的动物的生活方式。华盛顿特区史密森尼国立自然历史博物馆的古生物学家Scott Wing指出,这项研究表明,在全球气候温暖时期,动物确实能在北方高纬度地区生活。这一发现具有重要意义,因为目前北极地区的温度正在急剧上升。尽管现在北极还远未达到亚热带气候,但Wing警告说:“我们现在的所作所为带来的后果……最终会导致完全超乎想象的情况。”

参考文献:

Eberle, J. J., et al. (2009). Seasonal variations in the oxygen and carbon isotope composition of tooth enamel from a high-latitude Arctic mammal. Geology, 37(6), 499-502.

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