耐寒的动物。冠齿兽在漆黑的北极冬季以树枝和枯叶为食。
大约5千万年前,北极还覆盖着茂密的植被。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。但有一点却没有改变:笼罩大地长达半年之久的无情黑夜。新的研究显示,尽管缺少阳光,该地区过去至少有一种动物在整个冬天都出来活动。
关于古代北极的动物怎么度过漆黑的冬季,科学家们莫衷一是。有人认为哺乳动物会迁徙到北极圈的南部,因为那里有植物生长所需的足够阳光。
但有证据表明它们留在了北极:化石显示在几千至几百万年间,动物通过当时存在的大陆桥逐渐经过北极地区迁徙到了北美洲、欧洲和亚洲。这就意味着有些动物在遥远的北方安营扎寨,让它们有充足的时间慢慢移居到新的栖息地。但即使这些动物确实曾在北极逗留,那它们在冬天冬眠还是继续活动呢?
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。最近她和地球化学家联手,开始研究冠齿兽(类似河马的古生物)的前齿。
为什么要研究牙齿?牙齿包含了过去气候和饮食情况的信息。气温的差异和大气环流的变化都能使水蒸气中氧-18(另一种氧原子,也叫“同位素”)增加的幅度超过氧-16,这种变化在温暖的夏季比寒冷的冬季更明显。同位素比例的变化也会反应在雨水中。冠齿兽喝水时,氧原子就进入了牙齿的珐琅质。
科学家对珐琅质进行分析后发现其氧-18和氧-16的比例随时间变化的情况与当地树木的季节性变化吻合。(牙齿生长时将同位素包含在内,能留下类似树木年轮的记录。)这个证据显示冠齿兽是北极的常住居民。研究小组将结果发表于本月的《地质学》(Geology)杂志。
更多冠齿兽生活方式的线索来自碳-13和碳-12的比例分析。这种同位素在不同种类的植物中比例不同。Eberle发现冠齿兽在阳光充足的季节以北极的新鲜枝叶被为食,到了漆黑的冬季则食用北极枯死的树叶、木头和菌类。一项不完全的同位素分析显示貘和类似犀牛的动物也在北极过冬。
纽约的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。Scott Wing是华盛顿特区史密森尼国立自然历史博物馆的古生物学家,他说这项研究表明全球气候温暖时,动物确实能在北方高纬度地区生活,这个发现相当重要,因为目前北极地区的温度正在急剧上升。尽管现在北极还远没有达到亚热带气候,他指出,“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。”(生物谷Bioon.com)
生物谷推荐原始出处:
Geology, June 2009, v. 37, no. 6, p. 499-502, doi:10.1130/G25633A.1
Lower-latitude mammals as year-round residents in Eocene Arctic forests
J. Eberle1, H. Fricke2 and J. Humphrey3
1 University of Colorado Museum and Department of Geological Sciences, University of Colorado, Boulder, Colorado 80309, USA
2 Department of Geology, Colorado College, Colorado Springs, Colorado 80903, USA
3 Department of Geology and Geological Engineering, Colorado School of Mines, Golden, Colorado 80401, USA
The Arctic is undergoing rapid warming, but the impact on the biosphere, in particular on large terrestrial mammals, is not clear. Among the best deep time laboratories to assess biotic impacts of Arctic climate change, early Eocene (ca. 53 Ma ago) fossil assemblages on Ellesmere Island, Nunavut (~79°N), preserve evidence of forests inhabited by alligators, tortoises, and a diverse mammalian fauna most similar to coeval lower-latitude faunas in western North America. By analyzing carbon and oxygen isotope ratios of mammalian tooth enamel, we show that large herbivores were year-round inhabitants in the Arctic, a probable prerequisite to dispersal across northern high-latitude land bridges. If present-day warming continues, year-round occupation of the Arctic by lower-latitude plants and animals is predicted.