《生态与演化前沿》：现生偶蹄类动物同位素研究为重建古生态和古环境提供新思路

偶蹄目牙釉质样品的生态生态地理分布。样品数量=1366。演化研究

偶蹄目动物碳同位素数值在系统发育树上的前沿分布（左）及箱型图（右）。物种数量=79。现生新思
（神秘的偶蹄地球uux.cn）据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所：哺乳动物牙釉质的碳、氧稳定同位素分析在古脊椎动物、类动路古人类研究中有着广泛应用，物同位素为重是建古重建古生态和古环境的重要研究手段。对这一方法的和古环境精确使用，需建立在充分认识现生动物生态与其同位素数值的提供基础之上。近日，生态生态古脊椎所博士后王忭以第一兼通讯作者身份在《生态与演化前沿》（Frontiers in Ecology and 演化研究Evolution）上发表了题为“Carbon-isotope composition of artiodactyl tooth enamel and its implications for paleodiets”的论文。文章整理汇总了已发表的前沿现生偶蹄动物牙釉质碳同位素数据，并补充了多个物种的现生新思新数据。偶蹄目是偶蹄现生大型哺乳动物中最繁盛的门类，可以为有蹄类化石的研究提供重要参考。利用更细化的食性分类单元，文章比较了食性和碳同位素成分的关系，并首次探索了偶蹄类动物碳同位素成分中的系统发育信号。该研究有如下几个方面的发现： 
目前已有的采样在地理空间、生态环境和动物门类的分布上都很不均匀。例如，在非洲热带亚热带草原环境中的采样最为密集，而来自欧亚大陆温带草原、温带森林和热带森林的样品却很少。对一些比较古老的现生类群（如鼷鹿科，麝科）的同位素研究也很欠缺。在不同大陆上的相似环境中，偶蹄类动物碳同位素值有何异同？在C4植被扩张以前的漫长地史时期，动物群在C3环境中如何分化生态位？这些问题的解答都离不开未来对现生动物进行更完整的取样分析。 
总体来说，食草动物（grazers）比混食动物（mixed feeders）和食叶动物（browsers）的碳同位素数据有更大的极差，这意味着前者的生态位更广。但值得一提的是，食草动物中不同类群的食性表现也不尽相同。牛科动物下的苇羚亚科、狷羚亚科、马羚亚科主要为专门食草类（obligate grazers），它们呈现了近乎纯C4的食性信号。以羊亚科为代表的variable grazers，则有着更灵活的食性选择，其碳同位素数值能反映出不同环境中的C3-C4比例。由此可见，传统上对植食性的三分法忽略了食性行为的一部分复杂性，但认识这些复杂性对探究物种的适应能力和演化历史有重要意义。 
偶蹄类的碳同位素均值呈现较弱的系统发育信号（K = 0.38, p = 0.001）。相较于布朗运动模型，发育关系更近的物种的碳同位素均值更不相似。要解释这一结果的形成原因和过程，还需要结合化石数据，进行古生态、生物地理和系统发育等方面的综合研究。 
尽管牙釉质碳同位素检测在实验方法上已趋于成熟，应用成果也很丰富，但是现代环境中的稳定同位素生态学研究，仍有很大的探索空间。充分挖掘碳同位素中的信息，能为我们进一步深入和细化古生态、古环境重建提供更多可能。 
本文作者王忭为2021年全国“博士后国际交流计划引进项目”入选者，目前在古脊椎所从事有蹄类动物的古生态研究。
论文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fevo.2022.958859/full 
相关：同位素研究“重复昨天的故事”：演化史上食草动物生态位总体更广
（神秘的地球uux.cn）据中新网北京11月5日电 (记者 孙自法）：记者11月5日从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)获悉，该所科研人员通过现生偶蹄类动物同位素研究分析“重复昨天的故事”取得多项发现，其中，总体来说，食草动物比混食动物和食叶动物的生态位更广。
这项利用现生偶蹄类动物同位素分析为重建古生态和古环境提供新思路的重要成果论文，近日在国际专业学术期刊《生态与演化前沿》(Frontiers in Ecology and Evolution)发表。
论文第一作者和通讯作者、中科院古脊椎所博士后王忭介绍说，偶蹄目是现生大型哺乳动物中最繁盛的门类，可以为有蹄类化石的研究提供重要参考。哺乳动物牙釉质的碳、氧稳定同位素分析在古脊椎动物、古人类研究中有着广泛应用，是重建古生态和古环境的重要研究手段，不过，该方法的精确使用，需建立在充分认识现生动物生态与其同位素数值的基础之上。
此次研究基于整理汇总已发表的现生偶蹄动物牙釉质碳同位素数据，并补充多个物种的新数据，科研团队利用更细化的食性分类单元，对食性和碳同位素成分的关系进行比较，还首次探索了偶蹄类动物碳同位素成分中的系统发育信号，主要取得三方面研究发现的成果。
一是目前已有的偶蹄动物牙釉质碳同位素采样，在地理空间、生态环境和动物门类的分布上都很不均匀。例如，在非洲热带亚热带草原环境中的采样最为密集，而来自欧亚大陆温带草原、温带森林和热带森林的样品却很少；对一些比较古老的现生类群(如鼷鹿科，麝科)的同位素研究也很欠缺；在不同大陆上的相似环境中，偶蹄类动物碳同位素值有何异同？在碳四植被扩张以前的漫长地史时期，动物群在碳三环境中如何分化生态位？这些问题的解答都离不开未来对现生动物进行更完整的同位素取样分析。
二是总体来说，食草动物比混食动物和食叶动物的碳同位素数据有更大的极差，这意味着食草动物的生态位更广。但值得一提的是，食草动物中不同类群的食性表现也不尽相同：牛科动物下的苇羚亚科、狷羚亚科、马羚亚科呈现了近乎纯碳四的食性信号；以羊亚科为代表的另一群食草类动物，则有着更灵活的食性选择，其碳同位素数值能反映出不同环境中的碳三-碳四比例。由此可见，传统上对植食性的三分法忽略了食性行为的一部分复杂性，但认识这些复杂性对探究物种的适应能力和演化历史有重要意义。
三是偶蹄类的碳同位素均值呈现较弱的系统发育信号。相较于布朗运动模型，发育关系更近的物种的碳同位素均值更不相似。因此，要解释这一结果的形成原因和过程，后续还需要结合化石数据，进行古生态、生物地理和系统发育等方面的综合研究。
王忭表示，尽管牙釉质碳同位素检测在实验方法上已趋于成熟，应用成果也很丰富，但是现代环境中的稳定同位素生态学研究，仍有很大的探索空间。研究过程如果充分挖掘碳同位素中的信息，将为进一步深入和细化古生态、古环境重建提供更多可能。

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