zui近二十年,新生代氣候變化的研究已經全麵進入了定量化時代,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(wei) 各個(ge) 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(men) 的食物全部來源於(yu) 陸生植被,而植被又受到溫度、降水等氣候條件的嚴(yan) 格控製,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(guan) ,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(yu) 古人類研究所劉麗(li) 萍博士和芬蘭(lan) 赫爾辛基大學的合作團隊多年來一直致力於(yu) 這方麵的探索和研究。
3月28日,英國生物學雜誌Proceedings of the royal society B在線發表了劉麗(li) 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、植物淨初級生產(chan) 力等的相關(guan) 關(guan) 係,發現大型食草哺乳動物牙齒冠高指數及齒脊數和溫度、降水及植物初級淨生產(chan) 力之間有著明顯的相關(guan) 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(ge) 降水量參數中,冠高指數和zui幹旱月及zui幹旱季度降水量的相關(guan) 性zui高,反映了高冠食草哺乳動物對幹旱環境的適應性。與(yu) 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(guan) ,而與(yu) 幹旱月及幹旱季度降水量的相關(guan) 性則不明顯。在包括年均溫度在內(nei) 的個(ge) 溫度參數中,冠高指數和溫度的相關(guan) 性不明顯,但齒脊數和溫度則有著很好的相關(guan) 性,而且和低溫的關(guan) 聯度zui高。因此,食草哺乳動物牙齒形態反映了它們(men) 對於(yu) 幹旱和嚴(yan) 寒兩(liang) 種惡劣環境的適應。幹旱環境中,草本植物的繁盛和植被表麵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(chang) 不斷磨掉的冠部,才能維持一個(ge) 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幹枯的植物為(wei) 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(wei) 坐標的二維空間中,現代幾種主要生態區(熱帶亞(ya) 熱帶闊葉林;熱帶亞(ya) 熱帶草地、稀樹草原和疏灌叢(cong) ;荒漠和幹燥疏灌叢(cong) ;溫帶草地、稀樹草原和疏灌叢(cong) ;溫帶闊葉、混合林;寒帶森林/泰加林;苔原)的分布格局與(yu) 它們(men) 在年均溫度和年均降水量為(wei) 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,而幹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(jue) 定植物初級淨生產(chan) 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淨生產(chan) 力也很自然的呈現出高度相關(guan) ,相關(guan) 係數高達0.73。以現生哺乳動物牙齒冠高均值和齒脊數均值為(wei) 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。化石食草哺乳動物是新生代zui普遍的化石類群,因此,這種方法可以用於(yu) 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(ge) 實物指標可以進行古NPP的計算,隻能依賴植物模型,因此,本項研究具有開拓性的意義(yi) 。植物初級淨生產(chan) 力(NPP)之所以重要,是因為(wei) 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(ge) 核心指標。( )生物穀
電話
微信掃一掃