作为冰期动物的典型代表之一,古老披毛犀Coelodonta antiquitatis曾在更新世晚期广泛分布于亚欧大陆北部。然而,东亚地区被视为披毛犀的起源地和演化中心,几乎是探索披毛犀属在不同时期和地区古生态变化的唯一机会。西藏披毛犀Coelodonta thibetana是目前已知最早的披毛犀,生活于上新世青藏高原南部的札达盆地。随后演化为泥河湾披毛犀Coelodonta nihowanensis,主要分布于更新世早期的中国北方地区。在西藏披毛犀发现之前,临夏盆地的泥河湾披毛犀曾被认为是世界上最早的披毛犀。其后的托洛戈依披毛犀Coelodonta tologoijensis主要发现于更新世中期的蒙古国和俄罗斯,最终演化为最为成功的古老披毛犀。在披毛犀属约五百万年的演化历史中,有近四百万年都发生于东亚地区。因此,探索披毛犀属在东亚地区的古生态演化历史对理解该属的演化扩散至关重要。

最近,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邓涛课题组在《生态与演化前沿》(Frontiers in Ecology and Evolution)期刊上发表了题为“When the woolly rhinoceros roamed East Asia: a review of isotopic paleoecology of the genus Coelodonta from the Tibetan Plateau to northern Eurasia”的论文,对披毛犀属的稳定同位素古生态进行了系统研究。

该研究通过对甘肃临夏盆地龙担动物群中的泥河湾披毛犀及伴生有蹄类动物进行碳氧稳定同位素分析,探索了披毛犀在青藏高原边缘地区的古生态。牙釉质碳氧同位素分析发现,临夏盆地在更新世早期的生态环境主要以C3类植被为主,序列取样的研究证实了东亚夏季风和少量季节性C4植被的出现。在这一背景之下,泥河湾披毛犀的食物来源和栖息环境相比于其他有蹄类动物而言多样性更高。通过分析泥河湾盆地和临夏盆地在更新世早期相似哺乳动物类群的碳氧同位素数据和其他古气候环境证据,该研究揭示了两个地区在不同阶段气候环境的变化及差异。早更新世晚期相较于其早期,C4类植物增多,气候季节性增强并呈现出干冷化趋势。泥河湾盆地的披毛犀在早更新世早期和晚期均表现出混合食性,但在早更新世晚期显示出了对森林环境的偏好。中国北方地区从西部到东部地形和生态环境的多样性可能促成了泥河湾披毛犀的生态适应性。

通过梳理披毛犀属及与其共生的马科、牛科及鹿科等哺乳动物从上新世中期到更新世晚期的稳定碳同位素数据,该研究发现西藏披毛犀在札达盆地的生态位较为狭窄,而临夏盆地泥河湾披毛犀的生态位则明显扩展,这可能有助于其从青藏地区扩散至东部,不仅能灵活适应气候环境的变化,还能成功走出东亚。更新世晚期的古老披毛犀虽然主要分布于干冷的猛犸象草原,但其足迹也同样遍布中纬度的温带地区,显示出较强的环境适应能力。作为真犀族中演化进步的一个类群,披毛犀属一系列典型的形态特征,包括修长的头型、下倾的鼻骨、高大的齿冠及发达的齿窝等,都显示对干冷草原的适应性。然而,在其演化扩散过程中,多样的摄食行为和对不同环境的适应能力,可能是该属成功广布亚欧大陆北部的重要原因。

该研究第一作者为中国科学院古脊椎所的马姣副研究员,邓涛研究员为通讯作者,王世骐研究员是共同作者。本研究得到国家自然科学基金委、中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室开放课题和中国科学院青促会等项目的资助。

原文链接:https://doi.org/10.3389/fevo.2024.1377000

图1 龙担动物群哺乳动物的碳氧稳定同位素数据(马姣 供图)

图2 东亚地区披毛犀属及伴生有蹄类动物的稳定碳同位素箱线图(样品量共384个个体)(马姣 供图)