對冰河世紀的常見印象是放牧著大型哺乳動物,例如猛犸象的草地,而這一觀念近日被發表在2014年2月5日期刊《自然》上的文章否決了。一支來自12個國家的跨學科科學家小組顯示過去5萬年的北極植物群主要是草本開花植物,后者是大型食草哺乳動物的營養豐富的食物。但是2.5萬至1.5萬年前,大多數北極陸地被覆蓋了冰,導致草本開花植物的多樣性急劇銳減。在這個階段,大型哺乳動物從無冰的區域勉強幸存下來。隨著冰河世紀末期氣候的變化,草本植物進一步減少,隨后被草地取代。這種營養物質相對匱乏的草地并不是很好的食物替代品,從而導致1萬年前北極區大型哺乳動物的最終滅絕。
冰河世紀陸地植物群被認為主要是草地和莎草,這是基于對永久凍土里發現的花粉的研究。然而,DNA分析的發展使得從北極永久凍土里保存的冰河世紀植物材料里抽取DNA 并對其進行測序變為可能。此外,從永久凍土里保存的尸體的胃內容物以及滅絕的長毛犀牛、猛犸象和其它滅絕的大型食草動物的動物排泄物里還發現了有關植物選擇的額外信息。英國南安普頓大學的瑪麗-愛德華茲教授在新聞發布會上揭示了這項研究以及DNA分析結果。
科學家們從西伯利亞、加拿大和美國阿拉斯加州獲得了永久凍土的樣本。很多被保存的植被是以樹根和其它植物部分的形式保存?茖W家對從冰凍的植物材料里抽取的DNA進行了測序,同時將其與現代相關的北方草本植物以及博物館樣本進行對比。
那些年齡超過10000年的主要是非禾本草本植物。滅絕哺乳動物的冰凍尸體胃內容物以及從永久凍土里獲得的動物排泄物顯示了這些動物偏愛非禾本草本植物。
美國阿拉斯加大學費爾班克斯校區的古生物學家戴爾-古思萊(Dale Guthrie)教授解釋了這項發現的重大意義。“在由大型放牧動物,例如北美野牛,主宰的現代生物系統里一般很少發現存在大量的非禾本草本植物。研究古代生態系統的生態學家懷疑在冰河世紀環境里,放牧型動物屬于一個積極的循環的一部分,它們的排泄物施肥了土地,使得非禾本草本植物能夠繁榮生長。在冰河世紀末期,氣候環境發生巨變,變得更溫暖更潮濕。這種條件不再支持哺乳動物——非禾本草本植物關系,其它類型的植物(例如木本灌木和喬木)主宰了該地形。這種轉變可能對動物造成了嚴重的后果,可能間接導致了冰河世紀末期發生的大量哺乳動物滅絕。”
丹麥哥本哈根市丹麥自然歷史博物館的古DNA研究學者艾斯克-威勒斯勒夫(Eske Willerslev)對此發表了評論。“從之前的研究我們知道氣候推動了巨型動物數量的波動,但具體的方式卻不清楚,F在我們知道了富含蛋白質的非禾本草本植物的缺失很可能是冰河世紀巨型動物滅絕的主要原因。有趣的是,我們可以從現代氣候變化的觀點理解這些研究結果。也許未來我們能夠控制溫室氣體,但是不要指望全球變暖之后的氣候變冷階段,那些好的古老的植被會再回來。古老的生態系統不會重新回到變暖之前的程度。并不僅僅是氣候推動了植被的改變,植被本身的歷史和以植被為生的哺乳動物也起著一定的影響。”
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