科學(xué)家利用鯊魚鱗片化石來重建數(shù)百萬年前的鯊魚群落
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科學(xué)家利用鯊魚鱗片化石來重建數(shù)百萬年前的鯊魚群落
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta:外媒報(bào)道，科學(xué)家們最近利用鯊魚鱗片化石來重建數(shù)百萬年前的家利建數(shù)鯊魚群落。同時(shí)，用鯊魚鱗魚群由加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校生態(tài)學(xué)家 Erin Dillon領(lǐng)導(dǎo)的片化一個(gè)國(guó)際研究小組將該技術(shù)應(yīng)用于更近的過去。
自從20世紀(jì)中期開始有記錄以來，石重人類活動(dòng)已經(jīng)導(dǎo)致全世界的百萬鯊魚數(shù)量急劇下降。然而，年前科學(xué)家們擔(dān)心，科學(xué)這些基線數(shù)據(jù)本身可能反映了已經(jīng)經(jīng)歷了顯著下降的家利建數(shù)鯊魚群落。Dillon將7000年前巴拿馬珊瑚礁的用鯊魚鱗魚群鯊魚鱗片的豐度和種類與今天珊瑚礁沉積物中的鯊魚鱗片進(jìn)行了比較，以辨別自人類開始使用該地區(qū)的片化海洋資源以來與珊瑚礁相關(guān)的鯊魚群落是如何變化的。
發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的石重研究結(jié)果表明，該地區(qū)目前的百萬鯊魚數(shù)量只有史前時(shí)代鯊魚數(shù)量的1/3，其中游得更快的年前物種受到了更大的打擊。這種減少大部分在歷史記錄中得到了呼應(yīng)，科學(xué)表明加勒比海巴拿馬的鯊魚在過去的一個(gè)世紀(jì)中受到了最嚴(yán)重的影響。
“這些結(jié)果讓我們對(duì)人類開發(fā)之前珊瑚礁上的‘健康’鯊魚群落可能是什么樣子有了新的認(rèn)識(shí)，”生態(tài)學(xué)、進(jìn)化和海洋生物學(xué)系的博士生Dillon說。“它們可以幫助我們?yōu)楣芾砗捅Ｗo(hù)設(shè)定更合適的和特定地點(diǎn)的基線。”
鯊魚的骨骼是軟骨的，不容易化石化。通常情況下，古老的鯊魚似乎只剩下了它堅(jiān)硬的牙齒。但在適當(dāng)?shù)臈l件下，仔細(xì)觀察周圍的沉積物會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)百個(gè)微小的鯊魚鱗片，其厚度僅比人類的頭發(fā)粗幾倍。就像動(dòng)物的牙齒一樣，鯊魚鱗片由牙本質(zhì)組成，表面是堅(jiān)硬的琺瑯質(zhì)。研究人員稱它們?yōu)檎嫫X，意思是 "皮膚的牙齒"，并認(rèn)為兩者本質(zhì)上是相同的結(jié)構(gòu)--只是在身體的不同部位。
科學(xué)家們經(jīng)常依靠微化石來重建古代生態(tài)系統(tǒng)。像鱗片、花粉粒和浮游生物殼這樣的物品可以提供大量關(guān)于過去生態(tài)系統(tǒng)的條件和居民的信息，這些信息并沒有保存在大型化石中。更重要的是，鯊魚在其一生中脫落的鱗片比牙齒多得多，因此皮膚齒狀物可以為古生態(tài)學(xué)家提供比牙齒多得多的材料進(jìn)行分析。
Dillon和她的團(tuán)隊(duì)很幸運(yùn)地獲得了位于巴拿馬加勒比海岸的博卡斯-德爾托羅的化石珊瑚礁。通常情況下，古老的珊瑚礁被埋藏在活的珊瑚下，但建筑工程暴露了這個(gè)地方，使科學(xué)家們能夠在它被填埋之前的幾年內(nèi)收集樣本。
他們收集了在化石珊瑚礁內(nèi)積累的沉積物。沉淀在分支珊瑚手指間的碎片被保護(hù)起來，避免與不同年齡的沉積物廣泛混合。這基本上保存了一個(gè)古代珊瑚礁的材料的時(shí)間膠囊，因?yàn)樗诓粩嘣黾印?br>研究小組使用放射性測(cè)定法來估計(jì)該珊瑚礁的年齡。珊瑚在生長(zhǎng)過程中會(huì)將微量的鈾，但不是釷，納入它們的骨架。科學(xué)家們可以利用鈾衰變?yōu)殁Q的可預(yù)測(cè)速度來確定珊瑚樣本的年齡。利用這種方法，作者將化石礁上的珊瑚測(cè)定到大約7000年前。接下來是將齒狀物從沉積物中分離出來的艱巨過程。使用醋酸溶液，她繁瑣地將大約300公斤的碳酸鹽沙子--足夠裝滿兩個(gè)浴缸--溶解成容易處理的400克殘余物質(zhì)，然后她在顯微鏡下進(jìn)行分類，找到鱗片。
不同的齒狀物形狀對(duì)應(yīng)不同的功能。例如，帶點(diǎn)和脊的薄鱗片可以減少阻力，在大錘頭鯊和絲鯊等快速游動(dòng)的鯊魚身上發(fā)現(xiàn)。脊的間距也很重要，達(dá)到快速爆發(fā)速度的動(dòng)物傾向于采用較窄的脊。同時(shí)，像護(hù)士鯊和斑馬鯊這樣的動(dòng)物，它們經(jīng)常在堅(jiān)硬的底層附近活動(dòng)，往往有厚厚的、板狀的鱗片，提供磨損保護(hù)。"它們有點(diǎn)像盔甲，"Dillon解釋說。對(duì)不同鱗片的形式和豐度進(jìn)行核算，使研究小組了解到哪些類型的鯊魚棲息在古代珊瑚礁中，以及它們的相對(duì)數(shù)量。
也就是說，就像嘴巴的不同部位有不同形狀的牙齒一樣，鱗片的形態(tài)在鯊魚的身體上也是不同的。鑒于這種差異性，幾乎不可能將一個(gè)孤立的鱗片與一個(gè)特定的物種相匹配，就像通常可以用牙齒來做一樣。這就是Dillon和她的同事在他們的論文中堅(jiān)持對(duì)鯊魚進(jìn)行廣泛的生態(tài)學(xué)分類的原因。
該團(tuán)隊(duì)艱苦的分析最終得到了回報(bào)。Dillon說："我們表明，微小的鯊魚鱗片可以很好地保存下來，并以足夠高的豐度發(fā)現(xiàn)，以便在很長(zhǎng)的生態(tài)時(shí)間尺度上重建鯊魚的基線。我們發(fā)現(xiàn)在全新世中期--在我們研究地區(qū)受到人類重大影響之前--和現(xiàn)在之間，鯊魚的總豐度下降了大約71%。" 她補(bǔ)充說，這些史前珊瑚礁的環(huán)境條件與今天相似，主要的區(qū)別是它們比人類在巴拿馬這一地區(qū)占領(lǐng)的最早證據(jù)早。
作者還發(fā)現(xiàn)，在這些珊瑚礁上發(fā)現(xiàn)的鯊魚的類型在史前時(shí)代和今天之間發(fā)生了變化。中層水的“游泳者”（如牛鯊和雙髻鯊）比底棲物種（如護(hù)士鯊）下降得更多。她說：“如果你在幾千年前在這些珊瑚礁上浮潛，不僅鯊魚會(huì)是一個(gè)更常見的景象，而且會(huì)有相對(duì)更多快速游泳的中上層鯊魚。”
然而，Dillon對(duì)所有類型的鯊魚在這一時(shí)期下降的事實(shí)感到震驚。她說：“如果捕魚是唯一的驅(qū)動(dòng)力，那么我們不會(huì)期望看到護(hù)士鯊隨著時(shí)間的推移出現(xiàn)如此大的下降，因?yàn)樗鼈兊纳虡I(yè)價(jià)值很低，很少成為該地區(qū)漁業(yè)的目標(biāo)。但是我們做到了。這表明，觀察到的鯊魚數(shù)量下降并不僅僅是對(duì)這些動(dòng)物的直接影響的結(jié)果，如過度捕撈，也可能來自間接因素，如珊瑚礁棲息地或可用獵物的損失。”
Dillon和她的合作者們還研究了鯊魚豐度的歷史記錄。她說：“我們發(fā)現(xiàn)，根據(jù)這些記錄，鯊魚豐度的最大下降發(fā)生在20世紀(jì)的后半期。在這些記載和來自化石記錄的結(jié)果之間，證據(jù)表明，這個(gè)地方的大多數(shù)鯊魚下降發(fā)生在過去的100年內(nèi)。”
這項(xiàng)研究的結(jié)果提供了對(duì)鯊魚生態(tài)學(xué)的深入了解，以及對(duì)今天在珊瑚礁上觀察到的鯊魚數(shù)量的重要背景。大多數(shù)現(xiàn)代鯊魚豐度的時(shí)間序列數(shù)據(jù)來自于有良好研究的商業(yè)性漁業(yè)的地方，而且通常數(shù)據(jù)收集是在漁業(yè)開始后很久才開始的。這使得我們很難確定在人類活動(dòng)開始影響海洋之前，有多少鯊魚存在，以及鯊魚減少的長(zhǎng)期生態(tài)后果。
Dillon計(jì)劃繼續(xù)調(diào)查皮膚齒狀物。她目前正在太平洋水族館研究不同鯊魚物種脫落鱗片的速度變化。如果一個(gè)物種的脫落速度比另一個(gè)快得多，那么這個(gè)物種將留下更多的鱗片，即使這兩個(gè)種群的大小相同。
她和她的同事們還從具有不同人類和生態(tài)歷史的地區(qū)收集沉積物芯，以跟蹤過去幾千年來鱗片類型和豐度的高分辨率趨勢(shì)。
使用鯊魚鱗片來重建過去的豐度和多樣性是一種相對(duì)較新的方法，這是第一次將其應(yīng)用于與鯊魚管理和保護(hù)有關(guān)的問題。Dillon說：“在這之前，我們真的不知道如何回答在人類影響之前鯊魚在完整的珊瑚礁上的豐度問題。”她補(bǔ)充說，她希望其他研究人員利用這一強(qiáng)大的技術(shù)并將其應(yīng)用于世界其他地方。