研究发现原互棱齿象和铲齿象之间的竞争和取代关系
2015-02-11 14:20:23   来源:化石网   评论:0 点击:

托氏原互棱齿象(Protanacus tobieni)下颌及门齿化石(王世骐供图)短吻原互棱齿象(Protanancus brevirostris)头骨及下颌化石(王世骐供图)原互棱齿象(A)和铲齿象(B)下门齿的有限元力学模型 (王世骐供图)


托氏原互棱齿象(Protanacus tobieni)下颌及门齿化石(王世骐供图)



短吻原互棱齿象(Protanancus brevirostris)头骨及下颌化石(王世骐供图)



原互棱齿象(A)和铲齿象(B)下门齿的有限元力学模型 (王世骐供图)

(化石网报道)据中国科学古脊椎动物与古人类研究所:王世骐副研究员及其合作者最近研究了原互棱齿象的两个种,托氏原互棱齿象(Protanacus tobieni)和短吻原互棱齿象(Protanancus brevirostris),为原互棱齿象属中较为原始的种类,前者发现于宁夏同心和甘肃秦安,距今约1600万年,后者发现于甘肃广河,距今约1800万年,发现原互棱齿象和铲齿象之间存在竞争和取代关系。国际刊物《古脊椎动物学杂志》(Journal of Vertebrate Paleontology)最新一期刊发该项研究成果。

原互棱齿象的下颌联合部伸长,下门齿扁平成铲状,与公众熟知的铲齿象(Platybelodon)形态相似,同属铲齿象亚科(Amebelodontinae)的成员。化石记录表明,原互棱齿象和铲齿象曾经在东亚地区长期共存至少有200万年,然而到距今约1600万年之后,原互棱齿象在东亚完全灭绝;铲齿象则繁荣无比,一直到距今1100万年才趋于灭绝。例如,在同宁丁家二沟剖面上,原互棱齿象仅发现在第三层砂岩层之中,而铲齿象则大量发现于第六、第十七、第二十层砂岩之中。然而,在喜玛拉雅山南侧的西瓦利克地区,铲齿象从来没有到达这里,原互棱齿象则一直生存到1100万年之后。

原互棱齿象和铲齿象颊齿的微磨痕研究发现,原互棱齿象和铲齿象的微磨痕的形态和分布相似,没有统计学差异,加之两者下颌形态相似,说明两者的生存环境,取食方式都很相近,如果两者同共生活于同一环境之中,两者之间闭定会发生激烈的生存竞争。
 
为何两种形态上相似,生活环境相似的物种的命运会有如此大的不同。对两者下门齿内部结构的研究揭示了这个问题的答案。原互棱齿象的下门齿内部为同心层状结构,这也是一般长鼻类的特征;于此不同,铲齿象的下门齿内部特化为齿柱状的结构。研究者模拟两种结构建立了非常简单的有限元的生物力学模型,计算结果证明,齿柱状的结构在抵抗外界载荷的力学性能要优于同心层结构。此外,细密的齿柱结构在抵抗外界磨损上也比同心层结构有优势。由于下门齿是原互棱齿象和铲齿象的主要采食器官,下门齿具有力学优势的铲齿象能够在竞争中逐步挤占原互棱齿象的生态空间,最后导致对手灭绝的这一幕就不足为奇了。

此项研究获得国家自然科学基金、中国科学院战略性科技先导(B)专项、国家重点基础研究发展计划项目资助。

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