Noile cercetări privind mamiferele care mănâncă plante descoperă că valoarea cheie în analizele izotopilor de carbon nu este constantă, modificându-se în funcție de mărimea corpului

Știind ce au mâncat animalele dispărute a fost mult timp determinată prin analiza izotopilor de carbon încuiați în dinții fosili. Timp de două decenii, o valoare esențială a izotopului în aceste ecuații a fost presupusă a fi aceeași pentru toate mamiferele care mănâncă plante, dar noi cercetări conduse de Julia Tejada-Lara de la Muzeul American de Istorie Naturală și Universitatea Columbia și publicate în revista Procesele Societății Regale B, contrazic această presupunere, dezvăluind că valoarea se schimbă odată cu mărimea corpului.

modul

Deducerea dietei vertebratelor dispărute depinde în mod tradițional de datele anatomice pentru o specie - de exemplu, forma dinților, înălțimea și cantitatea de uzură a smalțului dinților și configurația craniului și a maxilarului. Dar, mai recent, cercetătorii au început să utilizeze analize stabile de izotopi de carbon (? 13C) pentru a determina în mod direct alimentele erbivore dispărute consumate în viață. Izotopii de carbon stabili, care se formează în proporții specifice în interiorul plantelor, sunt conservați în țesuturile corpului animalelor care mănâncă acele plante. Prin prelevarea de probe din oasele animalelor, dinții, unghiile de la picioare sau din alte materiale biologice, paleontologii pot determina tipurile de plante consumate de animale individuale, modul în care diferite specii ar fi putut împărți resursele în același habitat și chiar precipitațiile generale sau alte caracteristici de mediu .

„Studiile de izotopi de carbon stabil sunt acum o parte esențială a seturilor noastre de instrumente științifice, informând o gamă largă de subiecte paleontologice și geologice, de la interacțiunile prădător-pradă până la estimările antice ale precipitațiilor”, a spus John Flynn, un coautor al studiului și al lui Frick Curator al mamiferelor fosile în Divizia de paleontologie a muzeului. „Aplicarea noilor noastre formule care iau în considerare efectele dimensiunii corpului este esențială pentru o înțelegere mai precisă a istoriei diverselor specii, ecosisteme și climaturi din istoria Pământului.”

Pe măsură ce un animal încorporează carbonul din dieta sa în țesutul corpului, o serie de procese fiziologice afectează cât de mult și în ce proporții se absorb absorbția izotopilor de carbon. Pe baza studiilor efectuate pe vaci și alte ungulate mari, oamenii de știință au presupus pe scară largă că țesuturile scheletice ale tuturor mamiferelor care mănâncă plante sunt „îmbogățite” cu aproximativ 14 per mil (14 părți la o mie) în izotopi de carbon stabili în raport cu alimentele pe care le mânca. Această constantă, numită valoarea de îmbogățire, este o parte esențială a ecuației pe care oamenii de știință o folosesc pentru analize geochimice ale dietelor animalelor. Dar Tejada-Lara, absolventă a Muzeului și a Departamentului de Științe ale Pământului și a Mediului de la Universitatea Columbia, care studia leneșii, era suspectă că ceva a fost trecut cu vederea cu această ecuație unică.

„Folosirea unei valori unice pentru toți erbivorii de mamifere, de la maimuțe mici până la elefanți uriași, mi s-a părut o mare presupunere”, a spus Tejada-Lara, autorul principal al studiului. "Am decis să arunc o privire mai atentă asupra valorii de îmbogățire a leneșilor vii și a fosilelor, deoarece acestea se află într-o serie de trăsături în comparație cu mamiferele care mănâncă plante în ansamblu."

În colaborare cu grădina zoologică Huachipa din Lima, Peru, Tejada-Lara a probat alimentele și praful dinților - colectate în timpul îngrijirii dentare veterinare de rutină - a două specii de leneși moderni: leneșul cu trei degete (Bradypus variegatus) și leneșul cu două degete (Choloepus hoffmanni). Leneșii analizați au fost hrăniți cu o dietă controlată și stabilă de la o vârstă fragedă, oferind cercetătorilor capacitatea de a măsura direct cantitatea de izotop de carbon stabil pe care o ingerează. Când cercetătorii au calculat valoarea de îmbogățire a izotopilor de carbon pe baza eșantioanelor prelevate din dinții leneșilor, au determinat-o să fie de 10 pe mil pentru leneși cu trei degete și de 12 pe mil pentru leneși cu două degete.

Apoi au măsurat valoarea de îmbogățire pentru leneșul gigant extins Mylodon darwinii, care a trăit în America de Sud până acum aproximativ 10.000 de ani. Prin prelevarea de gunoi de grajd recuperat cu fosila și dinții specimenului, cercetătorii au stabilit că țesutul dentar a fost îmbogățit cu aproximativ 15,5 pe mil raportat la proporțiile carbonului din dietă.

„Este vorba despre o variație de 5 per mil doar într-un singur grup de mamifere”, a spus Tejada-Lara. „Acest lucru poate face o mare diferență în interpretarea rezultatelor cercetării, inclusiv potențialul acestei descoperiri de a oferi mai multă precizie asupra modului în care a evoluat evoluția dietei în propria noastră descendență, deoarece primatele includ specii mici și mari.”

Cercetătorii au combinat datele leneșului cu valorile de îmbogățire calculate pentru o serie de alți erbivori de mamifere cu diete cunoscute, de la șobolani de la prerie la porci până la girafe și au găsit un model clar clar: valoarea îmbogățirii crește, în general, împreună cu dimensiunea corpului. Au descoperit că la 9,1 per mil, șoarecele de casă (Mus musculus) avea cea mai mică valoare dintre cele măsurate, iar leneșul dispărut Mylodon avea cea mai mare valoare. Pe baza acestui studiu, echipa de cercetare a propus noi modele ale modului în care carbonul este încorporat în consumatorii de plante de la mamifere, de la alimente la dinți, pentru ca domeniul științific să se integreze în studiile lor asupra animalelor și ecosistemelor moderne și antice.

Studiul a descoperit, de asemenea, un model diferit de îmbogățire, în funcție de structura tractului digestiv al unui animal - în special dacă animalul este un fermentator pentru intestin sau posterior. După cum se dovedește, leneșul gigant de pământ Mylodon a fost un fermentator foregut care produce cantități uriașe de metan.