Undersøgelse signalerer dramatisk ændring i måden, gamle kostvaner beregnes på

At vide, hvad uddøde dyr spiste, har længe været bestemt ved at analysere kulstofisotoper låst inde i fossile tænder. I to årtier, en nøgleisotopværdi i disse ligninger er blevet antaget at være den samme for alle planteædende pattedyr, men ny forskning ledet af Julia Tejada-Lara fra American Museum of Natural History og Columbia University, og publiceret i tidsskriftet Procedurer fra Royal Society B , modsiger denne antagelse, afslører, at værdien ændres med kropsstørrelse.

At udlede kosten af ​​uddøde hvirveldyr afhænger traditionelt af anatomiske data for en art - f.eks. formen af ​​tænder, højden og mængden af ​​slid af tandemalje, og konfigurationen af ​​kraniet og kæben. Men for nylig, forskere begyndte at bruge stabile kulstofisotopanalyser (δ13C) til direkte at bestemme de fødevarer, uddøde planteædere spiste, mens de var i live. Stabile kulstofisotoper, som dannes i bestemte proportioner inde i planter, er bevaret i kropsvævet hos de dyr, der spiser disse planter. Ved at tage prøver fra dyrets knogler, tænder, tånegle, eller andet biologisk materiale, palæontologer kan bestemme den slags planter, som individuelle dyr spiste, hvordan forskellige arter kan have opdelt ressourcer i samme habitat, og endda overordnet nedbør eller andre miljømæssige egenskaber.

"Stabile kulstofisotopstudier er nu en væsentlig del af vores videnskabelige værktøjssæt, informere en bred vifte af palæontologiske og geologiske emner, fra rovdyr-bytte-interaktioner til ældgamle skøn over nedbør, " sagde John Flynn, en medforfatter på undersøgelsen og Frick-kurator for fossile pattedyr i museets afdeling for palæontologi. "At anvende vores nye formler, der tager højde for kropsstørrelseseffekter, er afgørende for en mere præcis forståelse af forskellige arters historie, økosystemer, og klimaer i Jordens historie."

Når et dyr inkorporerer kulstof fra sin kost i sit kropsvæv, en række fysiologiske processer påvirker, hvor meget af og i hvilke proportioner kulstofisotoperne faktisk bliver absorberet. Baseret på undersøgelser af køer og andre store hovdyr, forskere har i vid udstrækning antaget, at alle planteædende pattedyrs skeletvæv er "beriget" med omkring 14 promille (14 dele i tusind) i stabile kulstofisotoper i forhold til den mad, de spiser. Den konstante, kaldet berigelsesværdien, er en væsentlig del af den ligning, forskerne bruger til geokemiske analyser af dyrenes kostvaner. Men Tejada-Lara, en kandidatstuderende ved museet og ved Department of Earth and Environmental Sciences ved Columbia University, der studerede dovendyr, var mistanke om, at noget blev overset med denne ensartede ligning.

"Ved at bruge en enkelt værdi for alle planteædere af pattedyr, fra små aber til kæmpe elefanter, virkede som en stor antagelse for mig, " sagde Tejada-Lara, hovedforfatteren af ​​undersøgelsen. "Jeg besluttede at se nærmere på berigelsesværdien i levende og fossile dovendyr, fordi de er afvigere i en række egenskaber sammenlignet med planteædende pattedyr som helhed."

I samarbejde med Huachipa Zoo i Lima, Peru, Tejada-Lara prøvede maden og tandstøvet - indsamlet under rutinemæssig veterinær tandpleje - fra to arter af moderne dovendyr:den tretåede dovendyr (Bradypus variegatus) og den totåede dovendyr (Choloepus hoffmanni). De analyserede dovendyr blev fodret med en kontrolleret og stabil kost fra en ung alder, giver forskere mulighed for direkte at måle mængden af ​​stabil kulstofisotop, de indtager. Da forskerne beregnede kulstofisotopberigelsesværdien baseret på prøver taget fra dovendyrenes tænder, de bestemte, at det var 10 promille for tretåede dovendyr og 12 promille for totåede dovendyr.

De målte derefter berigelsesværdien for den gigantiske uddøde jorddovendyr Mylodon darwinii, som levede i Sydamerika indtil omkring 10, 000 år siden. Ved at tage prøver af det møg, der er genvundet med fossilet og tænderne på prøven, forskerne fastslog, at tandvævet var beriget med omkring 15,5 promille i forhold til andelene i kostens kulstof.

"Det er omkring en variation på 5 promille bare inden for en enkelt gruppe af pattedyr, " sagde Tejada-Lara. "Det kan gøre en stor forskel i fortolkningen af ​​forskningsresultater, herunder potentialet i denne opdagelse til at give mere præcision af, hvordan udviklingen af ​​kosten i vores egen afstamning har udviklet sig, fordi primater omfatter små og store arter."

Forskerne kombinerede dovendyrdataene med berigelsesværdier beregnet for en række andre planteædere fra pattedyr med kendte diæter, fra præriemusmus til grise til giraffer, og fandt et dramatisk klart mønster:berigelsesværdien stiger generelt sammen med kropsstørrelsen. De fandt ud af, at ved 9,1 promille, husmusen (Mus musculus) havde den laveste værdi af de målte, og den uddøde dovendyr Mylodon havde den største værdi. Baseret på denne undersøgelse, forskerholdet har foreslået nye modeller for, hvordan kulstof inkorporeres i pattedyrs planteædere, fra mad til tænder, for at det videnskabelige felt kan integreres i deres studier af moderne og gamle dyr og økosystemer.

Undersøgelsen fandt også et andet mønster af berigelse afhængigt af sammensætningen af ​​et dyrs fordøjelseskanal - specifikt om dyret er en for- eller bagtarmsgæring. Det viser sig, det gigantiske jorddovendyr Mylodon var en fortarmsgæring, der producerede enorme mængder metan.