作为地球陆地生态系统中体型最庞大的食草动物,成年大象平均每天要摄入将近200公斤的植物,足见食物的重要性。象属于哺乳动物纲长鼻目,曾经在漫长的地质时代主导着地球的陆地生态系统,但是和其他哺乳动物一样,长鼻目中的大部分种属都灭绝了,仅存亚洲象和非洲象两属。作为地球上最濒危的野生动物,大象的生存处境岌岌可危,研究它们的食物,是大象保护的重要方面。
研究已经灭绝的象类食物结构,可以让我们更真实地去认识大象祖先的生活,也或许有助于我们更好地保护现这些残存的珍稀动物。
残存的野生象就是最直观的研究材料,通过直接的跟踪观察去记录现代大象的食物来源及选择,可以直接提供大象食物及生态习性的多方面信息。但是,古生物学研究处在非常大的时空框架中,因此科研人员尝试揭示其食物摄入的长期信息,由此探索它们的摄食行为与古环境之间的深层关系。
稳定同位素分析是近几十年在考古及古生物学领域中得到广泛应用的一种生物化学分析方法。根据“我即我食”(You are what you eat)的原理,即动物体摄入的食物会在其自身的身体组织(骨骼、牙齿、头发及指甲等)中留下同位素印记,而这些同位素数据中就蕴含着动物及人类长期摄入食物的丰富信息。
现生亚洲象在距今五六百万年前起源自非洲,然后逐渐扩散到亚欧大陆,成为第四纪亚洲地区最重要的象类。
虽然如今亚洲象面临着生存的困境,但它们在中晚更新世(也就是在距今约七十万年之后)的南亚及东南亚地区达到了演化的巅峰状态,分布非常广泛,发现的频率也极高。对百万年前亚洲象化石的稳定同位素分析,发现它们都是以C4类植物为食,而C4植物主要包括热带低纬度地区的草本植物,说明百万年前的亚洲象以吃草为主。
但是,生态学家发现印度及东南亚地区的现生亚洲象,其食物来源非常广泛和多样化,并且有很大的区域性差异,说明它们取食的灵活性很高。这一结果显然与百万年之前化石亚洲象的情况不一致。
在第四纪,与亚洲象同行的还有东方剑齿象(Stegodon orientalis),二者曾广泛长期共存。然而剑齿象最终走向了灭绝,而亚洲象却存活至今。这样长期共存的两种大型长鼻类动物,它们的食物选择有何差异?
是否影响了它们最终的演化命运?关于这一问题,古生物学家长期以来都有一些推测,但是缺乏相关的材料和技术支撑。非常幸运的是,近年来在距离笆仙洞很近的渠仔洞中,古脊椎所的金昌柱、王元等研究人员带领的团队发现了极为丰富的共存亚洲象与剑齿象的化石材料,为研究二者共生状态下的摄食行为提供了极为珍贵的材料。
除了化石象类的摄食行为本身,相关研究还可以提供极为重要的古环境信息。
通过与近些年东南亚区域内多个遗址研究结果的对比,我们发现中国南部地区在整个更新世都以森林环境为主导,几乎没有出现任何热带C4类草本植物的信号。而除了中国南部地区之外,C4类草本植物在泰国、老挝及柬埔寨等区域都广泛分布,代表这些区域中持续存在开放的草原环境。
第四纪以动荡的气候波动和冰期间冰期的循环为特点,在这样的气候背景之下,我国南部地区哺乳动物化石的稳定同位素数据却揭示出长期稳定的以纯C3类植被为主导的生态环境面貌。