Пятница, 23 февраля, 2024
ДомойБиологияОбнаружены древние гиганты: секреты эволюции слоновьих хоботов

Обнаружены древние гиганты: секреты эволюции слоновьих хоботов

- Advertisement -

Недавнее исследование дает новое представление об эволюции ловких хоботов предков слонов. Он подчеркивает совместную эволюцию удлиненных челюстей и туловища в ответ на изменения окружающей среды, что привело к уникальным способностям питания современных слонов.

Анализ исследований развития длинноносых гомфотерий, предшественников современных слонов, показывает, что переход к выпасу на открытой местности способствовал развитию их извилистых и ловких хоботов.

В исследовании, опубликованном в журнале электронная жизньУченые предоставили новую информацию о том, как у предков слонов развились ловкие хоботы.

Исследование объединяет различные анализы для изучения пищевых привычек вымерших лонгиростриновых слоновидных млекопитающих, напоминающих слонов, отличающихся удлиненными нижними челюстями и бивнями. По мнению редакции, это исследование имеет решающее значение для понимания развития длинной нижней челюсти и туловища у этих существ в эпоху миоцена, примерно 11–20 миллионов лет назад. В исследовании представлены убедительные аргументы в пользу разнообразия этих особенностей у лонгиростриновых гомфотерий и их возможных эволюционных адаптаций к глобальным климатическим изменениям.

Результаты могут также пролить свет на то, почему современные слоны — единственные животные, способные прокормить себя с помощью хобота.

Лонгиростриновые гомфотерии и их эволюция

Лонгиростриновые гомфотерии являются частью семейства хоботных — группы млекопитающих, включая слонов, известных своим удлиненным и универсальным хоботом. Лонгиростриновые гомфотерии примечательны тем, что они прошли длительную фазу эволюции, характеризующуюся исключительно удлиненной нижней челюстью или нижней челюстью, чего не встречается у более поздних хоботных. Считается, что их удлиненная нижняя челюсть и туловище могли эволюционировать в этой группе одновременно, но это изменение между ранними и поздними хоботными остается не полностью изученным.

«В период от раннего до среднего миоцена гомфотерии процветали по всему Северному Китаю», — говорит ведущий автор доктор Чуньсяо Ли, научный сотрудник Университета Китайской академии наук в Пекине, Китай. «Через разновидностьстроении длинной нижней челюсти было огромное разнообразие. Мы стремились объяснить, почему у хоботных развилась длинная нижняя челюсть и почему она впоследствии регрессировала. Мы также хотели изучить роль туловища в пищевом поведении этих животных и экологические предпосылки для совместной эволюции их челюстей и туловища».

Методология и результаты

Ли и его коллеги использовали сравнительные функциональные и экоморфологические исследования, а также анализ пищевых предпочтений, чтобы реконструировать пищевое поведение трех основных семейств лонгиростриновых гомфотерий: Амебелодонтиды, херолофодонтиды, и Гомфотерииды.

Чтобы построить пищевое поведение и определить соотношение между нижней челюстью и туловищем, команда исследовала черепа и нижние челюсти трех групп, полученные из трех разных музеев. Строение нижней челюсти и клыков различалось в трех группах, что указывает на различия в пищевом поведении. Нижние челюсти Амебелодонтиды обычно имели лопатообразную форму, а бивни были плоскими и широкими. Гомфотерииды у него были булавовидные нижние клыки и более узкая нижняя челюсть, в то время как Choerolophodontidae полностью отсутствовали нижнечелюстные бивни, а нижняя челюсть была длинной и корытообразной.

Затем команда провела анализ изотопов эмали животных, чтобы определить распространение и экологические ниши трех семейств. Результаты показали, что Чёролфонтиды жили в относительно закрытой среде, тогда как Платибелодончлен Амебелодонтиды Семья жила в более открытой среде обитания, например, на лугах. Гомфотерииды похоже, заняли нишу где-то между закрытыми и открытыми средами обитания.

Анализ методом конечных элементов помог команде определить преимущества и недостатки структуры нижней челюсти и клыков в каждой группе. Их данные показали, что Choerolophodontidae нижняя челюсть была приспособлена для срезания горизонтально или наклонно растущих растений, что может объяснить отсутствие нижнечелюстных бивней. Гомфотерииды Было обнаружено, что нижняя челюсть одинаково пригодна для срезания растений, растущих во всех направлениях. Платибелодон имели конструкции, предназначенные для срезания вертикально растущих растений, таких как травы с мягкими стеблями, которые были бы более распространены в открытой среде.

Эволюция туловища и адаптация к окружающей среде

Эти три семейства также показали различия в стадиях эволюции туловища, о чем можно судить по строению носа – области, окружающей ноздри. Нариальный район в Choerolophodontidae предположили, что у них был относительно примитивный, неуклюжий ствол. В ГомфотериидыНариальная область была больше всего похожа на современных слонов, что позволяет предположить, что у них был относительно гибкий хобот. Стволы Платибелодоны может быть первым примером хоботного хобота, способного скручиваться и хвататься. Эволюционный уровень туловища, по-видимому, связан со способностью нижней челюсти разрезать горизонтально, что убедительно указывает на совместную эволюцию туловища и нижней челюсти у лонгиростриновых гомфотерий.

Во время климатического перехода в середине миоцена, который вызвал региональное засыхание и расширение более открытых экосистем, Choerolophodontidae пережил внезапное региональное исчезновение и Гомфотерииды их число также снизилось в Северном Китае. Исследование позволяет предположить, что развитие извивающегося и хватательного хобота у Платибелодон позволили этой группе выжить в большем количестве в открытой среде обитания. Это также может объяснить, почему у других животных с хоботами, таких как тапиры, никогда не развивались такие ловкие хоботы, как у слонов, поскольку они никогда не выходили на открытые земли.

Междисциплинарный подход и ограничения

«Наша междисциплинарная команда занимается внедрением нескольких количественных методов исследования для изучения палеонтологии», — говорит соавтор Цзи Чжан, доцент кафедры структурного проектирования Хуачжунского университета науки и технологий, Ухань, Китай. «Современная вычислительная механика и статистика вдохнули новую жизнь в традиционные исследования ископаемых».

По мнению редакторов eLife, основным ограничением этой работы является отсутствие обсуждения сравнения результатов команды с развитием гигантизма и длинных конечностей у хоботных за тот же период. Авторы добавляют, что такой анализ может помочь нам лучше понять, как изменение пищевого поведения связано с более широкими различиями в форме и размерах тела животных в это время.

«Наши результаты показывают, что множественные экоадаптации способствовали разнообразию структуры нижней челюсти, обнаруженной у хоботных», — заключает старший автор доктор Ши-Ци Ван, профессор Ключевой лаборатории эволюции позвоночных и происхождения человека Китайской академии наук. «Изначально удлиненная нижняя челюсть служила основным органом питания у хоботных и была предпосылкой для развития чрезвычайно длинного туловища. Выпас на открытой местности привел к развитию функций скручивания и хватания туловища, и затем туловище стало основным инструментом для кормления, что привело к постепенной потере длинной нижней челюсти. В частности, Платибелодоны возможно, был первым хоботным, у которого развилось такое поведение при выпасе».

Справка: «Более длинная нижняя челюсть или нос? Коэволюция органов питания у ранних слонов» Чуньсяо Ли, Тао Дэн, Ян Ван, Фацзюнь Сунь, Берт Вольф, Цигао Цзянцзо, Цзяо Ма, Люда Син, Цзяо Фу, Цзи Чжан и Ши-Ци Ван, 28 ноября 2023 г., электронная жизнь.
DOI: 10.7554/eLife.90908.1

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме