作者:陆成宽 来源:科技日报 发布时间:2023/12/1 9:13:29
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研究揭示:环境变化让长鼻成为大象的主要取食器官

 

大象是体型最大的陆生哺乳动物,其柔软灵活的鼻子尤其引人注目。以往的研究表明,早期的象类不仅有长鼻子,还有长下颌。但是,象类的长下颌后来却出人意料地缩短了。这种传奇的演化过程有着怎样的内在机制?长着长鼻子和长下颌的大象如何取食?对于这些问题,古生物学家一直没能给出合理的解释。

来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等单位的研究人员,对早期象类的下颌与鼻子进行了深入研究,揭示了早期象类的取食方式和有关器官的独特演变过程。相关研究成果11月28日在线发表于国际学术期刊《eLife》。

研究表明,早在1700万—1500万年前的中中新世气候适宜期,早期象类中的明星物种——具有铲子状下颌的铲齿象,已发展出了用鼻子卷住植物配合下颌切断植物的进食方式,这是象鼻子最早实现卷握功能的证据。

同时,研究团队还对铲齿象、嵌齿象和豕棱齿象这三类主要的长颌乳齿象进行了功能形态对比研究。结果显示,铲齿象、豕棱齿象和嵌齿象具有不同的取食方式和生活环境。

有限元力学分析结果以及古生态环境重建。 郭肖聪 绘

铲齿象生活在较开阔的环境之中,其下颌只适于切割竖直生长的植物,它是利用灵活的鼻子卷握住植物,再用下颌进行水平切割,这种取食方式具有非常高的效率;豕棱齿象生活在比较封闭的环境之中,其下颌适于切割水平或倾斜生长的枝条,它用鼻子辅助压住枝条,然后配合下颌完成取食;嵌齿象的生活环境介于两者之间或者与两者都有重合,它的取食方式是多样化的,在林地和草地都有较好的适应性。

铲齿象的三维复原模型。 王宇?制作

“我们发现,伸长的下颌和下门齿,是早期象类主要的取食器官,而象鼻仅仅作为辅助工具,不同下颌形态的早期象类具有不同的生态适应性。”论文共同通讯作者、中国科学院古脊椎所研究员王世骐说,随着生态环境逐渐变得干冷,铲齿象更能适应相对开阔的生态环境,其以草本植物为食,最终促进了象鼻抓握功能和灵活性的发展。

“开阔环境中取食行为的适应性,正是象鼻抓握功能演化的催化剂。在开阔的生态环境中,象类的取食功能完全转移到长鼻,最终导致了原来的取食器官——下颌和下门齿的缩短。”王世骐进一步解释。

《eLife》杂志编辑给予这项成果很高的评价:“该研究融合多种前沿方法,在生态形态学、行为生态学和共同进化生物学等多个方面提供了十分令人信服的结果。”审稿人也对这项工作给予了高度赞扬:“该项研究证据充足、插图精美、补充文件数据充分且详细、三维模型和动画视频详细易懂,这对理解长鼻类的多样性和取食器官的协同演化具有重要意义,也为进一步探索生命科学和进化生物学提供了坚实的基础。”

论文共同通讯作者、中国科学院古脊椎所研究员邓涛表示,这项研究为认识大象这一重要类群所拥有的象鼻和下颌演化与生态背景提供了重要的证据,并为理解长鼻类如何适应环境、环境变化如何塑造独特器官的演变提供了新的见解。

(中国科学院古脊椎所供图)

 
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