羚羊把古老的非洲森林变成了长满草的草原生态系统

出版时间:周二,9月6日,2016—14:35 在里面古生物学与考古学

相关图像
(单击放大)

中大型羚羊在非洲的到来与非洲大草原荆棘树的进化直接相关。
加里斯汉普森
非洲的树木进化出荆棘作为一种防御机制,作为对非洲大陆中大型羚羊的防御机制。
加里斯汉普森

数百万年前,非洲的大草原被厚厚的古老的森林,它们消失了,变成了今天的绿色生态系统。世界近五分之一的陆地被热带草原所覆盖。然而,多年来,这些长满青草的生态系统如何取代古老的森林一直是个谜。

一个答案,有人认为,可能是气候变化,然而,大多数热带草原的气候也支持森林生长。另一种可能是火灾。热带草原的树木和灌木经常适应频繁的火灾,而森林中的树木却不是。

但是一项包括一组南非科学家在内的研究发现,中等大小的羚羊的到来很可能是非洲古代森林变成开放的大草原的原徳赢手机版因。

通过比较南部非洲约2000种木本树种荆棘进化的时间和羚羊抵达非洲的时间,vwin徳赢app下载一群科学家,徳赢手机版包括威特沃特斯兰大学动植物与环境研究学院的加雷斯·亨普森博士,研究发现,像非洲合欢这样的树在羚羊抵达非洲的同时进化出荆棘作为防御机制。

“这一切都很有道理,”亨普森说。“刺(thorns)对于像黑斑羚和kudu这样的大中型浏览器来说确实是最有效的,而多刺的树木最常见于这些动物最为丰富的地方,”亨普森说。

亨普森是WITS和开普敦大学的博士后研究员,他开发了非洲的食草动物生物量地图。

“在一次会议上介绍了我的食草动物生物量数据之后,Tristan Charles Dominique博士[论文的主要作者,来自开普敦大学的]他说他必须给我看一些东西-我们把笔记本电脑放在一起,然后把他那多刺的树丰度地图与我的动物密度地图进行比较-与中型和大型浏览物种的匹配非常显著!”

发表在杂志上的研究,国家科学院学报(PNAS)周一(2016年9月5日)分析了南部非洲近2000种木本植物的分布情况,发现多刺植物最常见于哺乳动物密度高的干旱草原。它们在贫瘠的土壤上潮湿的热带草原上很少见,在森林中也不存在。

这项研究使用了约翰内斯堡大学米歇尔·范德班克教授及其团队收集的非洲树木的DNA数据,重建多刺植物进化史。与乔纳森·戴维斯教授合作,麦吉尔大学的系统发育分析专家,然后,研究小组能够确定脊椎的进化起源。

范德班克教授说:“我们很震惊地发现,多刺的植物大约1500万年前才出现,vwin徳赢app下载哺乳动物取代恐龙4000万年后”。大部分时间,非洲是一个岛国大陆,主要是现在已经灭绝的大象和鬣狗祖先。“显然,范德班克教授评论说:“刺并不能作为植物防御来对抗这些古老的哺乳动物群体。”

但在一个明显的共同进化的例子中,多刺植物(刺树)的多样化与羚羊的出现是一致的。

羚羊是非洲大陆与欧亚大陆碰撞后才出现的迟到者。它们以新颖的方式浏览,是高效的食草动物。这种新型浏览器的注入,作者们辩称,拆毁了幼林,向草入侵者开放森林。

“我们从化石木炭中了解了火的历史,但是我们没有很好的化石证据来证明浏览器和植物之间的相互作用。(Saeon和UCT)该研究的作者,“我们能否利用多刺植物的进化史来研究哺乳动物的浏览是否为大草原开辟了古老的森林?”

证据是惊人的:“令人惊讶的是,就在羚羊抵达大陆后,整个树种上的荆棘辐射如此之大,”亨普森说。

多刺植物和以它们为食的羚羊的平行辐射,在非洲干旱、肥沃的地区引发了大草原的兴起。几百万年后,火才开始卷回森林,形成更湿润的大草原。

这项研究的一个暗示是,非洲本土羚羊的消失可能会威胁到干旱草原的未来,并导致它们被稠密的几乎没有生态或经济价值的木质灌木。

来源:威特沃特斯兰德大学

最新科学通讯徳赢手机版

在您的收件箱中获取本周最新和最流行的科学新闻文章!徳赢手机版它是免费的!

看看我们的下一个项目,生物学.NET