Дієтичні тенденції у травоїдних тварин з формації Шунгура, південно-західна Ефіопія PNAS

Під редакцією Thure E. Cerling, Університет штату Юта, Солт-Лейк-Сіті, штат Юта, та затверджено 27 липня 2020 р. (Отримано на огляд 14 квітня 2020 р.)

тенденції

Переглянути пов’язаний вміст:

Пов’язані статті

Значимість

Вивчення раціону копалин травоїдних тварин є критичним аспектом розуміння минулої екології. Тут ми представляємо дані ізотопів вуглецю з колективної рослиноїдної фауни у свиті Шунгура, Ефіопія, ключову послідовність для вивчення еволюції ссавців у Східній Африці. Ми зафіксували часові закономірності в харчуванні дев'яти сімейств травоїдних тварин скінців пізнього пліоцену та раннього плейстоцену. Раціон травоїдних істотно змінився за останні 3,5 млн. Років, і великі дієтичні переходи спостерігаються у кількох таксонах близько .72,7 млн., А потім - ∼2,0 млн. Ці закономірності відображають реакцію фауни на значні екологічні та екологічні зміни та забезпечують порівняльну основу для вивчення дієти гомінінів у цей час.

Анотація

Зміни навколишнього середовища в пліоцені та плейстоцені є одними з ключових факторів, які, як вважають, сформували хід людської еволюції (1-3). Добре датовані місця, що містять гомініни, що охоплюють цей критичний період часу, дають унікальну можливість дослідити темп та закономірності палеоекологічних змін. Це, у свою чергу, дозволяє нам перевірити гіпотези про зв’язок між змінами навколишнього середовища та морфологічними та поведінковими адаптаціями в клані гомінінів (4 ⇓ –6). Формація Шунгура в нижній долині Омо на південному заході Ефіопії є ключовим місцем, яке охоплює час від ∼3,6 до ∼1 млн. Років, і має надзвичайно багатий запас викопних хребетних, включаючи гомінінів. Формація складається з стратиграфічної послідовності з товщиною композиту> 760 м, розділеної на 12 членів (тобто базальних, A, B, C, D, E, F, G, H, J, K та L). Кожен член підкладений вулканічним туфовим шаром, що забезпечує точне радіометричне визначення віку для відповідного члена (7, 8). Понад 50000 викопних зразків, що належать понад 14 сім'ям ссавців, були знайдені в 1960-1970-х роках Міжнародною дослідницькою експедицією Омо, а нещодавно польові роботи були відновлені дослідницькою експедицією групи Омо (9, 10).

Тут ми використовуємо дані стабільних ізотопів з емалі зубів рослиноїдних для характеристики раціону великих ссавців з формації Шунгура. Використання стабільних ізотопів ґрунтується на нашому розумінні фракціонування ізотопів вуглецю під час фотосинтезу у рослин С3 (тобто дерев, чагарників, трав та помірних та висотних трав) та рослин С4 (переважно тропічних трав та осоки) (30 ⇓ - 32). Оскільки рослини є основним джерелом вуглецю для рослиноїдних тварин, чіткий ізотопний підпис споживаної їжі реєструється в тканинах організму (наприклад, кістки та зуби) із відносно незмінним коефіцієнтом фракціонування. Таким чином, ізотопні показники вуглецю в зубній емалі відображають раціон травоїдних тварин і можуть бути використані для висновку про рослинність, наявну на ландшафті (33 ⇓ –35). Хоча про деякі таксономічні групи з формації Шунгура (25, 36, 37) повідомляють ізотопні дані, детальних ізотопних відомостей про широку фауну великих травоїдних тварин в даний час бракує. Тут ми представляємо дієтичні тенденції в дев'яти сім'ях ссавців, що використовують> 1050 зразків викопних речовин із формації Шунгура, та даємо свіжий погляд на екологічний контекст гомінінів у пізньому пліоцені та ранньому плейстоцені.

Результати

У цьому розділі ми повідомляємо про аналіз значень ізотопів вуглецю для кожної родини ссавців, вміщених на стратиграфічному рівні членів (рис. 1 та набір даних S1). Родини ссавців представлені в порядку їх чисельності (тобто від найбільшого до найменш численного за кількістю ідентифікованих екземплярів) із середніми значеннями δ 13 C та діапазонами, передбаченими для кожного таксону. Слід зазначити, що загалом відносна кількість браузерів зменшується з часом, як зазначалося в попередній роботі (24 ⇓ –26).

Ділянки коробки та вуса з значеннями δ 13 C для даних викопних зубних емалей з формації Шунгура для дев'яти сімей ссавців. Середні значення позначаються вертикальною лінією всередині коробки, краї коробок представляють нижнє і верхнє значення квартиля, вуса тягнуться від краю коробки до найбільшого і найменшого значення не далі 1,5 * міжквартильного діапазону, а також виходи нанесені у вигляді чорних крапок. Зелений, білий та жовтий відтінки вказують на браузери C3, комбікорми C3 – C4 та пасивники C4 відповідно.

Бовіди.

Проаналізовані бовіди складаються з 414 екземплярів, що належать до п’яти племен: Редунчіні, Трагелафіні, Аепіцеротіні, Альцелафіні та Бовіні. У сукупності бовіди демонструють тенденцію до збільшення споживання ресурсів С4 з часом, зі статистично значущими різницями у значеннях δ 13 С між деякими членами. У той час як перехід від члена А до В демонструє перехід від дієт С3 та змішаних С3 – С4 до більш широкого дієтичного спектру С3, змішаних дієт С3 – С4 та С4 (тест рангової суми Вілкоксона, Р = 0,02), зміщення у бік більш високі значення δ 13 C та більше дієт з домінуванням C4 спостерігали між членами B і C (t-тест, значення P 13 C -0,7 ‰, зі значеннями від -13,4 до + 2,6 ‰ (хоча мінімальні значення визначаються двома Дані вказують на те, що редунцини мали переважно змішану дієту від С3 до С4 під час попередніх членів формації (тобто члена В) і переходили до домінованої С4 дієти протягом пізніших періодів.

Aepycerotini.

Зразки Aepycerotini мають медіану значення δ 13 C −2,2 ‰ зі значеннями в діапазоні від −9,2 до + 2,5 ‰ (n = 96). Загальний режим харчування для Aepyceros вказує на змішану дієту С3-С4 у попередніх членів (члени А та В), після чого перехід до дієти, в якій домінують С4, у членів від С до F та невелику зміну назад до дієти, в якій переважають змішані Ресурси C3 – C4 у верхніх членах від G до L.

Трагелафіні.

Медіана значення δ 13 C для трагелафінових бовідів (n = 104) становить -5,2 ‰, а значення δ 13 C становить від -11,6 до + 3,0 ‰. Це вказує на дієту, в якій переважають змішані ресурси С3 – С4.