​乳齿象象牙化学分析揭示了一种已灭绝动物每年迁徙的第一批证据

乳齿象象牙化学分析揭示了一种已灭绝动物每年迁徙的第一批证据

根据第一项记录单个动物每年从灭绝物种迁移的研究，大约13200年前，在距离他家乡近100英里的印第安纳州东北部，一只流浪雄性乳齿象在与竞争对手的血腥交配季节战斗中死亡。

这名8吨重的成年人被称为Buesching乳齿象，当一名对手用象牙尖刺穿头骨右侧时被杀，1998年，当动物的遗体从韦恩堡附近的泥炭农场找到时，研究人员透露了这一致命的伤口。

根据定于6月13日在《美国国家科学院院刊》上在线发表的一篇论文，印第安纳州东北部可能是这个孤独的漫步者的首选夏季交配地，在他生命的最后三年里，他每年都从寒冷季节的家冒险向北徒步旅行。

研究还表明，Buesching公牛可能花时间探索密歇根州中部和南部，这似乎适合一种在安娜堡密歇根大学自然历史博物馆展出全尺寸玻璃纤维铸骨架的生物。

该研究的第一作者、辛辛那提大学古生态学家Joshua Miller说，这项研究的独特结果是，我们首次能够记录一个人每年从灭绝物种陆路迁移。

使用新的建模技术和强大的地球化学工具包，我们能够证明像Buesching这样的大型雄性乳齿象每年都会迁移到交配地。

24年前，密歇根大学古生物学家兼研究联合领导人Daniel Fisher参加了Buesching乳齿象的发掘。后来，他用带锯从动物香蕉形状9.5英尺的右牙的中心切割了一块薄而纵向的板，这块象牙比左边更长，保存得更完整。

该板块用于新的同位素和生命史分析，这使科学家能够在两个关键时期重建不断变化的景观使用模式：青春期和成年的最后几年。据研究人员称，Buesching乳齿象在一场关于接触配偶的战斗中丧生，享年34岁。

Fisher说，在那块象牙中，你面前有一辈子的时间，他研究了乳齿象和猛犸象40多年，并帮助挖掘了数十只已灭绝的大象亲戚。

地球和环境科学教授、生态学和进化生物学教授、U-M古生物学博物馆馆长Fisher说，动物的生长和发展，以及其改变土地使用和行为变化的历史——所有这些历史都被捕捉并记录在象牙的结构和组成中。

球队的分析显示，Buesching乳齿象的原始主场可能在印第安纳州中部。像现代大象一样，这只年轻的雄性一直呆在家里，直到他青春期与雌性领导的牛群分开。

据研究人员称，作为一个孤独的成年人，Buesching旅行得更远、更频繁，通常每月行驶近20英里。此外，他的景观使用因季节而异，包括戏剧性地向北扩张为仅限夏季的地区，其中包括印第安纳州东北部的部分地区——假定的交配地。

“每次你进入温暖的季节，Buesching乳齿象都会反复去同一个地方——砰，砰，砰。该信号的清晰度出乎意料，非常令人兴奋，”米勒说，他使用类似的同位素技术来研究北美驯鹿在阿拉斯加和加拿大的迁徙。

在恶劣的更新世气候下，迁徙和其他形式的季节性模式景观使用可能对乳齿象和其他大型哺乳动物的繁殖成功至关重要。然而，根据这项新研究，人们对它们的地理范围和流动性如何季节性波动或随着性成熟而变化知之甚少。

但分析古代象牙中锶和氧元素的各种形式或同位素比例的技术正在帮助科学家解开其中一些秘密。

乳齿象、猛犸象和现代大象是被称为proboscideans的大型柔韧后腿哺乳动物的一部分，它们的上门牙拉长，从头骨中露出来，作为象牙。在动物生命的每一年里，新的生长层沉积在那些已经存在的生长层上，交替地铺设在浅色和深色带子上。

象牙的年生长层在某种程度上类似于树木的年环，只是每个新的象牙层都在中心附近形成，而树木中的新生长则出现在树皮旁边的一层细胞中。象牙中的生长层类似于倒置的冰淇淋锥，死亡时间记录在底部，出生时间记录在尖端。

乳齿象是在树木和灌木丛中浏览的食草动物。随着他们的成长，食物和饮用水中的化学元素被纳入他们的身体组织中，包括优雅锥形、不断生长的象牙。

在新发表的研究中，象牙生长层中的锶和氧同位素使研究人员能够重建Buesching作为青少年和生殖活跃成年人的旅行。从青少年时代（离开母系牧群期间和离开后）收集了36个样本，从该动物生命的最后几年中收集了30个样本。

在显微镜下操作的微型钻头用于从单个生长层边缘研磨半毫米，每个钻头在动物的一生中覆盖一到两个月。收集并对铣削过程中产生的粉末进行了化学分析。

象牙中锶同位素的比例提供了地理指纹，这些指纹与地图上的特定位置相匹配，显示了锶在整个景观中的变化。氧气同位素值显示明显的季节性波动，有助于研究人员确定一年中特定象牙层形成的时间。

由于锶和氧同位素样本都是从相同的狭窄生长层收集的，研究人员能够就Buesching在一年的不同时间旅行的地方以及每次旅行时的年龄得出具体结论。

然后，来自象牙的同位素数据被输入到米勒和他的同事开发的空间显式运动模型中。该模型使团队能够估计动物的移动距离和候选地点之间的移动概率——这是之前对灭绝动物运动的研究所没有的。

“锶同位素地球化学领域是古生物学、考古学、历史生态学甚至法医生物学的真正新兴工具。它正在蓬勃发展，”米勒说。但是，实际上，我们刚刚触及了这些信息可以告诉我们的表面。

Fisher和Miller说，他们乳齿象研究项目的下一步是分析另一个人的象牙，无论是另一只男性还是雌性。

PNAS研究的其他作者是辛辛那提大学的Brooke Crowley和Bledar Konomi，以及内布拉斯加州州立博物馆和内布拉斯加大学林肯分校的Ross Secord。

作者感谢Kent和Janne Buesching捐赠Buesching乳齿象用于科学研究，并感谢印第安纳州立博物馆访问该标本。密歇根大学、辛辛那提大学研究办公室、米尼亚哈基金会和国家科学基金会提供了财政支持（EAR-9628063）。