什么元素的同位素可用來考古（重複昨天的故事）

2023-04-30 13:44:52 5

偶蹄目牙釉質樣品的地理分布。樣品數量=1366。中科院古脊椎所 供圖

中新網北京11月5日電 (記者 孫自法)記者11月5日從中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(中科院古脊椎所)獲悉，該所科研人員通過現生偶蹄類動物同位素研究分析「重複昨天的故事」取得多項發現，其中，總體來說，食草動物比混食動物和食葉動物的生態位更廣。

這項利用現生偶蹄類動物同位素分析為重建古生態和古環境提供新思路的重要成果論文，近日在國際專業學術期刊《生態與演化前沿》(Frontiers in Ecology and Evolution)發表。

論文第一作者和通訊作者、中科院古脊椎所博士後王忭介紹說，偶蹄目是現生大型哺乳動物中最繁盛的門類，可以為有蹄類化石的研究提供重要參考。哺乳動物牙釉質的碳、氧穩定同位素分析在古脊椎動物、古人類研究中有著廣泛應用，是重建古生態和古環境的重要研究手段，不過，該方法的精確使用，需建立在充分認識現生動物生態與其同位素數值的基礎之上。

偶蹄目動物碳同位素數值在系統發育樹上的分布(左)及箱型圖(右)。物種數量=79。中科院古脊椎所 供圖

此次研究基於整理匯總已發表的現生偶蹄動物牙釉質碳同位素數據，並補充多個物種的新數據，科研團隊利用更細化的食性分類單元，對食性和碳同位素成分的關係進行比較，還首次探索了偶蹄類動物碳同位素成分中的系統發育信號，主要取得三方面研究發現的成果。

一是目前已有的偶蹄動物牙釉質碳同位素採樣，在地理空間、生態環境和動物門類的分布上都很不均勻。例如，在非洲熱帶亞熱帶草原環境中的採樣最為密集，而來自歐亞大陸溫帶草原、溫帶森林和熱帶森林的樣品卻很少；對一些比較古老的現生類群(如鼷鹿科，麝科)的同位素研究也很欠缺；在不同大陸上的相似環境中，偶蹄類動物碳同位素值有何異同？在碳四植被擴張以前的漫長地史時期，動物群在碳三環境中如何分化生態位？這些問題的解答都離不開未來對現生動物進行更完整的同位素取樣分析。

二是總體來說，食草動物比混食動物和食葉動物的碳同位素數據有更大的極差，這意味著食草動物的生態位更廣。但值得一提的是，食草動物中不同類群的食性表現也不盡相同：牛科動物下的葦羚亞科、狷羚亞科、馬羚亞科呈現了近乎純碳四的食性信號；以羊亞科為代表的另一群食草類動物，則有著更靈活的食性選擇，其碳同位素數值能反映出不同環境中的碳三-碳四比例。由此可見，傳統上對植食性的三分法忽略了食性行為的一部分複雜性，但認識這些複雜性對探究物種的適應能力和演化歷史有重要意義。

三是偶蹄類的碳同位素均值呈現較弱的系統發育信號。相較於布朗運動模型，發育關係更近的物種的碳同位素均值更不相似。因此，要解釋這一結果的形成原因和過程，後續還需要結合化石數據，進行古生態、生物地理和系統發育等方面的綜合研究。

王忭表示，儘管牙釉質碳同位素檢測在實驗方法上已趨於成熟，應用成果也很豐富，但是現代環境中的穩定同位素生態學研究，仍有很大的探索空間。研究過程如果充分挖掘碳同位素中的信息，將為進一步深入和細化古生態、古環境重建提供更多可能。(完)