Нанося на карту склоны и утесы на зубах животных, как если бы они были горными хребтами, ученые из Смитсоновского национального музея естественной истории создали новый мощный способ узнать о рационе вымерших животных из палеонтологической летописи.
Понимание рациона животных, которые жили давным-давно, может рассказать исследователям об окружающей среде, в которой они жили, и помочь им собрать воедино картину того, как планета изменилась за долгое время. Новый количественный подход к анализу зубов, о котором сообщалось 21 ноября в журнале Methods in Ecology and Evolution, также даст исследователям более четкое представление о том, как животные эволюционируют в ответ на изменения в окружающей их среде.
«Новый метод дает исследователям способ измерить изменения, которые произошли, когда животные адаптировались к окружающей среде, измененной массовыми вымираниями или крупными климатическими сдвигами», - сказала палеонтолог Смитсоновского института Сильвия Пинеда-Муньос, которая руководила разработкой метода. «Используя алгоритмы формы для изучения зубов до и после этих возмущений, мы можем понять морфологические адаптации, которые происходят при изменении [среды]. Это, в свою очередь, может помочь исследователям и защитникам природы прогнозировать и планировать такие события в будущем. - это еще один инструмент, который мы можем использовать, чтобы понять, как пострадают современные сообщества, если что-то подобное произойдет сейчас».
Пинеда-Муньос - постдокторант программы Музея естественной истории «Эволюция наземных экосистем», которая объединяет исследователей из разных дисциплин для изучения того, как устроены наземные экосистемы и как они изменились за геологическое время. Она разработала новый метод определения рациона животного в сотрудничестве с коллегами из Университета штата Аризона, Университета Маккуори, Университета Монаша и Музея Виктории в Мельбурне.
Палеобиологи давно сравнивали форму ископаемых зубов с зубами существующих животных, чтобы сделать выводы о том, чем питались доисторические виды миллионы лет назад. Новый метод основан на этом подходе, но является более информативным и точным, сравнивая поверхность зубов животного с поверхностью зубов более чем 130 современных млекопитающих..
Техника основана на трехмерном сканировании набора зубов, которое создает цифровую модель, напоминающую топографическую карту поверхности Земли. Технология ГИС (географическая информационная система) используется для анализа карты, математически описывая несколько ключевых особенностей, влияющих на то, как зубы перерабатывают пищу. Например, программа измеряет, как часто меняется наклон поверхностей зубьев - показатель сложности. Пинеда-Муньос объясняет, что диеты, состоящие из продуктов, требующих значительной механической обработки перед перевариванием, таких как жесткая растительность, связаны с более сложными зубными рядами.
Будучи аспирантом Университета Маккуори, Пинеда-Муньос нанесла на карту зубы 134 современных млекопитающих, включая представителей каждой из восьми различных диетических категорий.
«Эти категории дают подробную информацию об основном источнике пищи животного, включая растения, мясо, фрукты, злаки, насекомых, грибы или древесные соки, с дополнительной «универсальной» категорией диеты», - сказал Пинеда-Муньос.
Pineda-Munoz и ее коллеги создали базу данных, в которой записаны шесть измеримых характеристик топологии зубов для верхних и нижних наборов зубов современных млекопитающих. Вариации этих признаков отражали различия в рационе животных. Например, у панд, чьи зубы должны раздавливать жесткие листья, самые сложные зубы, тогда как зубы гиены, похожие на ножницы, эффективны для разрывания мяса.
Чтобы определить, какие виды пищи вымершие животные лучше всего могли есть, исследователи могут сканировать зубы из летописи окаменелостей и математически сравнивать их форму с зубами животных с известной диетой - подход, аналогичный алгоритмам веб-сайтов. используйте, чтобы предсказать, какой связанный контент понравится пользователю, основываясь на прошлом избранном.
«Поскольку этот метод точно измеряет форму зубов, он будет полезен для оценки того, как зубы животных изменились в ходе эволюции», - сказал Пинеда-Муньос. «Этот метод рассматривает эволюционные изменения. Он говорит вам не только о том, что животное ело в данный момент времени, но и о том, к чему оно было приспособлено».