 古生物學(xué)家重現(xiàn)了一只雄性猛犸象的生活史，17000年前它穿越了阿拉斯加。 我們可能無法在現(xiàn)實(shí)生活中研究一只會(huì)走路、會(huì)呼吸的長毛象，但如果我們可以跟蹤它的運(yùn)動(dòng)足跡，并了解它從出生到死亡的旅程，那會(huì)是什么樣子呢？科學(xué)家們有史以來第一次做到了這一點(diǎn)。 近日，一個(gè)國際研究小組在“科學(xué)”雜志上發(fā)表了一篇論文，揭示了一頭雄性猛犸象長達(dá)28年的運(yùn)動(dòng)史。這篇文章以令人興奮的細(xì)節(jié)講述了它在阿拉斯加北部漫游的地點(diǎn)，它似乎最喜歡的地點(diǎn)（隨著時(shí)間的推移），以及它最終死亡的地方。這篇論文提供了對這種生活在大約1.7萬年前的動(dòng)物無與倫比的洞察力。 在這只長毛猛犸象生命的頭兩年里，它的活動(dòng)僅限于阿拉斯加北部內(nèi)陸的一個(gè)地區(qū)。在2到16歲之間，它成為一個(gè)少年時(shí)，開始在更大面積的土地上活動(dòng)。作者認(rèn)為，如果猛犸象的社會(huì)結(jié)構(gòu)與今天的大象相似，這可能反映了群體的運(yùn)動(dòng)。然而，當(dāng)它在16歲左右成熟時(shí)，它開始長途跋涉，在它的一生中，它會(huì)經(jīng)常返回阿拉斯加的特定地區(qū)。  上圖：在阿拉斯加費(fèi)爾班克斯大學(xué)的阿拉斯加穩(wěn)定同位素設(shè)施中，猛犸象的分裂象牙（前景）。研究人員正在背景中準(zhǔn)備進(jìn)行一段猛犸象象牙的同位素分析。 大家可能會(huì)想，有了這樣的深入發(fā)現(xiàn)，這些科學(xué)家肯定獲得了完整的猛犸象骨架，或者收集了大量化石材料幫助他們形成假設(shè)。但事實(shí)上，它們只有碎片：兩根完整的象牙、部分頭骨和一些帶有完整牙齒的下巴。 但那些零散的部分就足夠了。該團(tuán)隊(duì)使用各種科學(xué)分析來闡明這頭古老野獸的旅行。古代 DNA 揭示了它的性別和進(jìn)化分支，這個(gè)術(shù)語的意思是擁有共同祖先的有機(jī)體。研究小組將一整根象牙從中間切開，以便取樣和檢查。為了更多地了解猛犸象的遷徙，他們使用了一種名為同位素分析的巧妙方法。 同位素就像化學(xué)足跡，它們存在于我們周圍的一切之中。能夠讀懂這些不同形式的化學(xué)足跡可以幫助我們更多地了解各種細(xì)節(jié)，例如，動(dòng)物在哪里游蕩。一些同位素會(huì)反映特定環(huán)境的地質(zhì)；有些則反映了環(huán)境中的降水類型和季節(jié)。我們所有人（動(dòng)物和植物）都會(huì)攝取它們并將它們?nèi)谌胛覀兊纳眢w。而科學(xué)家們，如果他們有合適的樣本和工具，就可以“閱讀”它們。這是一門高度復(fù)雜的科學(xué)，但它在古生物學(xué)和考古學(xué)中越來越受歡迎，因?yàn)樗梢越沂驹S多迷人的細(xì)節(jié)。 科學(xué)家們的大部分工作都圍繞著其中一個(gè)象牙展開。長鼻動(dòng)物（猛犸象、乳齒象、大象及其近親）是非常適合了解整個(gè)生活史的稀有動(dòng)物之一。這些歷史記錄都存儲(chǔ)在它們的象牙中，從它們出生到死亡，每天的生長增量、飲食、季節(jié)甚至懷孕的信息都可以在這里讀取。因此，科學(xué)家選擇象牙作為起點(diǎn)也就不足為奇了。但令人驚奇的是，他們是如何做到這一點(diǎn)的呢？  上圖：近距離觀察分裂的猛犸象象牙，用藍(lán)色染色顯示生長線。圖中還顯示了象牙中部的一些取樣點(diǎn)。 這項(xiàng)研究的共同負(fù)責(zé)人馬修·伍勒（Matthew Wooller）是阿拉斯加費(fèi)爾班克斯大學(xué)漁業(yè)與海洋科學(xué)學(xué)院和北方工程研究所的教授。他同時(shí)還是阿拉斯加穩(wěn)定同位素設(shè)施的主任，該設(shè)施擁有對這項(xiàng)研究至關(guān)重要的高科技儀器（其全名：激光燒蝕多收集器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀）。 當(dāng)然，光有技術(shù)是不夠的。必須既了解如何設(shè)置設(shè)備，又知道如何使用它，這將影響最終的結(jié)果。合作研究者約翰娜·伊爾蓋爾（Johanna Irrgeher）和托馬斯·普羅哈斯卡（Thomas Prohaska）是同位素比率分析方面的專家，他們在最初的設(shè)置中幫助了伍勒和他的團(tuán)隊(duì)。這項(xiàng)工作正如伊爾蓋爾所說的，獲得精確的同位素比值測量“仍然是一門藝術(shù)”。 伊爾蓋爾反思了通常使用這種技術(shù)進(jìn)行的研究類型：魚類的耳骨研究。對比一下，魚的耳骨與猛犸象的象牙有什么不同呢？馬修·伍勒解釋道：“我們采用了同樣的高分辨率微技術(shù)，并將其應(yīng)用于宏觀的尺度（象牙）。”  上圖：馬修·伍勒坐在北方UA博物館的猛犸象象牙中間。 托馬斯·普羅哈斯卡則表示，他相信“要想成為一名優(yōu)秀的科學(xué)家，你需要瘋狂”，其實(shí)他說的是一種工作的方式：有勇氣以不同的方式思考，嘗試別人甚至認(rèn)為不可能的事情。他描述了這只猛犸象獠牙的巨大尺寸：長達(dá)1.7米，并將其與他們將用來分析它的儀器中非常小的空間進(jìn)行了比較。曾經(jīng)也有同事質(zhì)疑道：“你想把這個(gè)象牙樣本放到這么點(diǎn)大的設(shè)備？？你們這些人真是瘋了！” “不可否認(rèn)，馬修·伍勒確實(shí)把這項(xiàng)研究帶到一個(gè)非常高的水平。”伊爾蓋爾說道。 為了幫助他們了解猛犸象的旅行行蹤，研究人員轉(zhuǎn)向了鍶同位素地球化學(xué)。未參與這項(xiàng)研究的辛辛那提大學(xué)古生態(tài)學(xué)家約書亞·米勒教授說，鍶同位素是“一種具有地理信息的化學(xué)標(biāo)記，來源于動(dòng)物的環(huán)境和當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)，并由動(dòng)物在進(jìn)食和飲水時(shí)獲得。”簡而言之，它幾乎就像一個(gè)跟蹤設(shè)備。鍶在地下，它通過植物的根被植物攝取；食草動(dòng)物吃植物，在不知不覺中又?jǐn)z取了鍶；鍶儲(chǔ)存在動(dòng)物的牙齒中；然后，數(shù)千年后，科學(xué)家們可以判斷出這種動(dòng)物一生都去過哪里。 為了重建猛犸象生命的歷史，他們使用了一種叫做“isoscapes”的東西，它繪制了在特定景觀中發(fā)現(xiàn)的鍶的類型。今天的兩位合作者和其他研究人員，通過使用阿拉斯加大學(xué)哺乳動(dòng)物博物館收藏的嚙齒動(dòng)物標(biāo)本的牙齒，繪制出了阿拉斯加地區(qū)各種鍶的分布地圖。  上圖：研究中使用的猛犸象象牙的發(fā)掘圖，攝于阿拉斯加北部布魯克斯山脈。 他們從猛犸象死亡的地方開始，他們懷疑這一地區(qū)與2010年發(fā)現(xiàn)化石的地方很接近，然后往回追溯，追溯猛犸象從死亡到出生的路線。在將猛犸象的運(yùn)動(dòng)映射到同位素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，他們應(yīng)用了某些邏輯推論。例如，他們假設(shè)“這只猛犸象不會(huì)飛，”伍勒的假設(shè)指的是，無法穿越懸崖或其他“極端地形”等不可能的地形。 馬修·伍勒說道：“這種動(dòng)物在17000年前還活著，幾乎是在最后一個(gè)冰河時(shí)代的鼎盛時(shí)期。阿拉斯加以外的很多人都認(rèn)為，我們在冰河時(shí)代被冰覆蓋，但事實(shí)并非如此。大部分地區(qū)都沒有被冰覆蓋。”伍勒回憶說： “我們從來都不知道，當(dāng)質(zhì)譜儀檢測每一根象牙時(shí)，我們會(huì)看到什么。我們只是實(shí)時(shí)地繪制它，所以經(jīng)常會(huì)發(fā)出，'啊，看！它停了一會(huì)兒！’或'哦，看！它又往北飛了！’的驚嘆。” 值得注意的是，猛犸象最常走的一些路線如今已經(jīng)被馴鹿群所利用。也許更有趣的是，其中一些路線不僅靠近大量其他猛犸象化石被發(fā)現(xiàn)的地點(diǎn)，而且還靠近已知的古人類遺址。伍勒提出，如果阿拉斯加的所有猛犸象，甚至大部分猛犸象都能像這項(xiàng)研究中的猛犸象那樣經(jīng)常遷徙，這就意味著，當(dāng)古人類后來遷移到該地區(qū)時(shí)，它們可能會(huì)與古人類有潛在的接觸。 “這種猛犸象經(jīng)常活動(dòng)的一般區(qū)域，也是最早的白令獵人活動(dòng)的區(qū)域，”合作者兼考古學(xué)家本·波特解釋道，“主要集中在育空河流域和阿拉斯加西北部，西南部、中南部和遠(yuǎn)東未冰川地區(qū)的活動(dòng)相對較少。換句話說，棲息地可能有利于猛犸象和人類這兩個(gè)物種。” 但是，就目前而言，他說道，“人與猛犸象互動(dòng)的確切性質(zhì)仍然非常模糊。” 凱蒂·史密斯（Katy Smith）是一名象牙專家，她是佐治亞南方大學(xué)（Georgia Southern University）地質(zhì)學(xué)副教授和古生物學(xué)館長，并未參與這項(xiàng)研究。但她曾表示：“我認(rèn)為這是一種驚人的洞察力——這當(dāng)然是我想知道的，關(guān)于每個(gè)長鼻科動(dòng)物的每一根象牙的事情。” 史密斯指出，古生物學(xué)家“可以利用我們現(xiàn)有的資源做很多不同的事情”，無論是使用高科技設(shè)備，還是依靠更基本的工具，如測量和觀察象牙的生長模式，就像樹木的年輪一樣。她說，這就是為什么科學(xué)是一個(gè)共同體，我們都可以發(fā)揮自己不同的技能和優(yōu)勢。  上圖：長毛象的模型范圍，基于同位素?cái)?shù)據(jù)。 史密斯表示：“我很高興看到猛犸象的行為像現(xiàn)代馴鹿！看到已滅絕動(dòng)物的行為模式在現(xiàn)存動(dòng)物身上重現(xiàn)，真的有種讓滅絕動(dòng)物的生命恢復(fù)如初的感覺。這項(xiàng)研究推斷，猛犸象在環(huán)境發(fā)生變化之前是成功的，這是我們在滅絕和現(xiàn)存動(dòng)物身上一次又一次看到的。” 耶魯大學(xué)古生物學(xué)家阿德瓦特·朱卡爾（Advait Jukar）也沒有參與此項(xiàng)研究，而他表示：“我們經(jīng)常假設(shè)，這些已滅絕動(dòng)物的行為與它們現(xiàn)在的近親非常相似，但除非我們有化石記錄的直接證據(jù)，否則沒有更好的方法來檢驗(yàn)這一點(diǎn)。而這篇[論文]是對此的一個(gè)很好的測試。” 這篇論文中最令人心酸的部分是對猛犸象死亡的描述。根據(jù)象牙中的氮同位素，有證據(jù)表明它是在冬末或春季餓死的。科學(xué)家們想知道，嚴(yán)寒的冬天是否會(huì)阻止猛犸象采食下面的植被，也許是因?yàn)閲?yán)冬可能凍結(jié)了雪。 “你幾乎可以看到動(dòng)物死亡，”研究人員表示。“你可以真切地感受到。我的意思是，這種氮的遷移是非常戲劇化的。對我們來說，這表明它甚至可能在生命的最后時(shí)刻飽受折磨。” 古生物學(xué)家阿德瓦特·朱卡爾指出，這只猛犸象死時(shí)只有28歲，相對年輕。他說，他希望看到更多關(guān)于其他猛犸象的研究，以了解“在過去的地質(zhì)時(shí)期，在阿拉斯加的某個(gè)特定地區(qū)，這些動(dòng)物是否年輕地死亡，因?yàn)樗梢詾槲覀兝斫猸h(huán)境如何影響它們的種群動(dòng)態(tài)，增加更多細(xì)微差別。” 古遺傳學(xué)家貝絲·夏皮羅（Beth Shapiro）表示：“這是我們第一次對一種滅絕動(dòng)物的行為有了具體的了解。有了來自其他個(gè)體的更多這樣的數(shù)據(jù)，我們將能開始梳理出行為模式，比如隨著環(huán)境的改變和棲息地的改變，甚至當(dāng)人們越來越多地出現(xiàn)在這片土地上時(shí)，運(yùn)動(dòng)足跡是如何改變的。這些數(shù)據(jù)集讓我們更接近于真正理解，變化的氣候和棲息地是如何影響物種，甚至可能導(dǎo)致它們滅絕的。” 這個(gè)多學(xué)科的國際團(tuán)隊(duì)花了一年多的時(shí)間，來解釋這個(gè)猛犸象的遷徙。當(dāng)然，通過單獨(dú)一只動(dòng)物是無法洞察整個(gè)物種的最終滅絕的，但他們希望這是一個(gè)起點(diǎn)。參與這項(xiàng)研究的不止一位科學(xué)家都提到了，猛犸象滅絕與今天令人不安的氣候變化之間揮之不去的聯(lián)系。 最后，該研究的負(fù)責(zé)人馬修·伍勒告訴我們：“在阿拉斯加，我們現(xiàn)在非常、非常清楚氣候變化帶來的影響和變化。我們已經(jīng)看到對現(xiàn)有巨型動(dòng)物（如北極熊和北美馴鹿）的運(yùn)動(dòng)和行為的影響。我認(rèn)為我們的工作可以幫助告知未來情況可能會(huì)或可能不會(huì)發(fā)生的變化，以應(yīng)對北極今天面臨的一些重大變化。” 本文轉(zhuǎn)自搞笑松叔叔工作室 |
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