中科院研究揭示食草哺乳動物牙齒形態與氣候和植被狀況相關性

【資料簡介】

中科院研究揭示食草哺乳動物牙齒形態與氣候和植被狀況相關性
       zui近二十年，新生代氣候變化的研究已經全面進入了定量化時代，不同學科之間的相互交叉使得定量參數的需求強烈增加，尋找適合的氣候量化指標已經成為各個學科zui活躍的探索方向。哺乳動物，特別是食草哺乳動物，它們的食物全部來源于陸生植被，而植被又受到溫度、降水等氣候條件的嚴格控制，因此，食草哺乳動物的組成結構和地理分布也和溫度、降水條件密切相關，是研究新生代氣候的理想量化指標。中國科學院古脊椎動物與古人類研究所劉麗萍博士和芬蘭赫爾辛基大學的合作團隊多年來一直致力于這方面的探索和研究。

3月28日，英國生物學雜志Proceedings of the royal society B在線發表了劉麗萍博士主導的研究成果。通過分析現生大型食草哺乳動物牙齒冠高、齒脊數和溫度、降水、植物凈初級力等的相關關系，發現大型食草哺乳動物牙齒冠高指數及齒脊數和溫度、降水及植物初級凈力之間有著明顯的相關性。冠高指數（hypsodonty）是指牙齒高度和長度的比值，比值越大，牙齒越高冠。齒脊數指的是牙齒縱向脊的數目。

在包括年均降水量等8個降水量參數中，冠高指數和zui干旱月及zui干旱季度降水量的相關性zui高，反映了高冠食草哺乳動物對干旱環境的適應性。與之相反，齒脊數和zui濕潤月及zui濕潤季度的降水量呈現的負相關，而與干旱月及干旱季度降水量的相關性則不明顯。在包括年均溫度在內的個溫度參數中，冠高指數和溫度的相關性不明顯，但齒脊數和溫度則有著很好的相關性，而且和低溫的關聯度zui高。因此，食草哺乳動物牙齒形態反映了它們對于干旱和嚴寒兩種惡劣環境的適應。干旱環境中，草本植物的繁盛和植被表面附著的沙塵對食草哺乳動物牙齒的磨蝕非常強，食草哺乳動物必須發育高冠的牙齒來補償不斷磨掉的冠部，才能維持一個生命周期牙齒的正常功能。而寒冷地區，漫長的冬季缺乏新鮮的食物，大型食草哺乳動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寒冷氣候的一種適應。

在以冠高指數均值和齒脊數均值為坐標的二維空間中，現代幾種主要生態區（熱帶亞熱帶闊葉林；熱帶亞熱帶草地、稀樹草原和疏灌叢；荒漠和干燥疏灌叢 ；溫帶草地、稀樹草原和疏灌叢；溫帶闊葉、混合林；寒帶森林/泰加林；苔原）的分布格局與它們在年均溫度和年均降水量為坐標的二維空間中的分布格局相當一致，熱帶的雨林、草原和荒漠依次向著齒冠高度和齒脊數增加的方向排列，濕潤的闊葉林、落葉林和針葉林沿著齒脊數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凈力（NPP）的重要氣候因子，因此，食草哺乳動物牙齒冠高及齒脊數和植物初級凈力也很自然的呈現出高度相關，相關系數高達0.73。以現生哺乳動物牙齒冠高均值和齒脊數均值為變量，通過線性回歸方法，可以得到年均溫度，年均降水量和NPP的計算公式?；巢莶溉閯游锸切律鷝ui普遍的化石類群，因此，這種方法可以用于計算古溫度、古降水和古NPP。用同一種指標同時計算古溫度、古降水量和古NPP，這在地學界還沒有先例。特別是古NPP，地學界目前還沒有任何一個實物指標可以進行古NPP的計算，只能依賴植物模型，因此，本項研究具有開拓性的意義。植物初級凈力（NPP）之所以重要，是因為它代表了陸地上的植物每年通過光合作用固定CO2的總量，是研究大氣碳循環的一個核心指標。（ ）生物谷