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我科学家重建巨犀体型演化过程及其古环境驱动机制

发布时间:2022-07-15 20:58:47 来源:中国科普网

  科普时报讯(记者陈杰)7月15日,记者从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所获悉,该所邓涛团队基于宁夏回族自治区灵武市早渐新世晚期清水营组发现的准噶尔巨犀骨架,推算出包括其在内的多数巨犀的体重。相关科研成果近日在线发表在国际专业期刊《历史生物学》(Historical Biology)。

  巨犀是犀超科中一个独特的支系,约4000~2200万年前生活于欧亚大陆,主要在中国、巴基斯坦、哈萨克斯坦和蒙古,也零星发现于东欧等地区。

  邓涛表示,巨犀是史上体型最大的陆生哺乳动物,在演化过程中体型增长极快,其体型和体重演化具有重要的生态意义。“此前对巨犀的体重已有多次探讨,但对整个巨犀支系的体型演化研究还较为空缺。”

我科学家重建巨犀体型演化过程及其古环境驱动机制

灵武巨犀骨架  古脊椎所供图

  用于研究的巨犀骨架出自化石多样性丰富的灵武地区,研究中涉及的巨犀复合骨架保存在陕西府谷毕业古生物博物馆,退化的第一上门齿、退缩的前颌骨、粗壮且分离角度较大的副枕突和鼓后突显示其应为准噶尔巨犀属的成员。

  邓涛说,过去的研究中以多种方法估计出的巨犀体重的结果主要集中在15~20吨。“本研究以多种现生哺乳动物的肢骨作为训练数据,无合适肢骨的以牙齿作为补充,推算出了16种巨犀的体重。原始的沙拉木伦始巨犀体重约为1.5吨,准噶尔巨犀体重则超过20吨。”

  按照体重增长的速率,科研团队将巨犀的体型演化分为了三个阶段:早、中始新世,始巨犀之前增长相对缓慢;晚始新世,始巨犀到额尔登巨犀的演化中体重迅速增长;渐新世,巨犀体型发生分化,产生了体重增长依然迅速的准噶尔巨犀和体型反而缩小的吐鲁番巨犀等几个不同的分支。

  在巨犀演化的第一个阶段,即其祖先阶段,是从祖犀到始巨犀的进化。在早始新世的气候适宜期之后,全球温度持续下降。受到这种影响,巨犀早期阶段的生存环境,变得相对开阔和干旱。在此期间,巨犀的体重增加未超过犀超科的最大增长率。但以这种增长速度,生活在中始新世晚期到晚始新世早期(4200~3800万年前)的沙拉木伦始巨犀也已成为当时最大的陆生哺乳动物之一。

  第二阶段为始巨犀到晚始新世晚期额尔登巨犀的演化。这是巨犀进化史上体重增长最快的时期,远远超过了犀超科任何支系的增长速度。中间额尔登巨犀重约5吨,是生活在同一环境中的最大动物之一。古近纪中国中西部有一干旱带,位于30°~50°的纬度上,巨犀的分布也在该带内。当时,这些地区的气候与现在的稀树草原相似,巨犀能够在这样的环境中长距离迁徙。

  第三阶段是进步的巨犀在渐新世分化的时期,目前发现的大多数巨犀都是这一阶段的产物。在始新世和渐新世之交的另一次剧烈转寒事件之后,额尔登巨犀属灭绝,取而代之的是更庞大的巨犀,如巨犀属和准噶尔巨犀属。在这一阶段,巨犀的体重增长速率通常介于前两个阶段之间。已扩大其分布范围的巨犀在其生态位中逐渐分化,并且几种巨犀共存。由于体型巨大,这些犀牛可能无法适应森林环境,因此它们没有到达比东亚更温暖、更湿润的西欧地区。

我科学家重建巨犀体型演化过程及其古环境驱动机制

巨犀体型演化与气候环境的关系 古脊椎所供图

  邓涛说,团队还选取了多种犀超科的类群作为对比和背景,总体来说许多分支都呈现出体型增长的趋势,而巨犀的增长幅度和速率远大于其他支系。“从渐新世晚期到中新世早期,巨犀灭绝后,板齿犀类群和真犀类群开始向增大的方向进化。板齿犀以逐渐繁茂的草本植物为食,进化出具有复杂褶皱的高冠牙齿,其特化方向与食叶的巨犀完全不同。也许是由于缺乏长颈从而不能以高大树木的叶子为食,板齿犀的体重增长率和上限远低于巨犀的水平。”

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