用同位素还原一头北极猛犸象的生平

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古代生物的骨骼和化石可以用来推测很多事情，比如这个生物的年龄、体重、身体结构等信息，但是关于这块遗留物的主人生前的生活状况是很难猜测的。最近，阿拉斯加大学费尔班克斯分校的一个研究小组通过对一根1.7米长的象牙化石进行分析，还原了这头生活在17000年前的雄性猛犸象一生的活动轨迹。

一只成年雄性猛犸象在北极阿拉斯加的山口中穿行的插图。

图源：James Havens

尽管是研究最广泛和最具标志性的冰河时代生物之一，但人们对猛犸象的自然生活史知之甚少，化石所能提供的生活场景是静态的，而且常常是生命中很特殊的一瞬间。因此，猛犸象的栖息地和活动范围在很大程度上仍然是个谜。

阿拉斯加是一片很大的区域，面积超过170万平方公里。科学家想要通过这根象牙搞清楚它的主人在生前去过哪些地方，需要一些特殊的方法。基本的思路是通过分析氧和锶 (Sr) 同位素：这些同位素在动物的一生中不断的积累在牙齿（如象牙）里面，而土壤和植物中的锶同位素比率 ( ⁸⁷Sr \⁸⁶Sr) 反映了底层基岩地质，这个比率在不同的地方是有差异的。当动物吃到这些植物时， 来自该地区的⁸⁷Sr \⁸⁶Sr 比率模式被纳入了身体组织。因此，在整个生命过程中不断生长的组织（例如猛犸象牙）中包含的 ⁸⁷Sr \⁸⁶Sr 比率可以提供可用于追踪动物随时间推移的运动的记录。

阿拉斯加稳定同位素设施中裂开的猛犸象牙，蓝色染色用于显示生长线。。

图源：阿拉斯加费尔班克斯大学 JR Ancheta 摄

研究人员将 6 英尺长的象牙纵向分开，并使用激光和其他技术生成了大约 40万个微观数据点。由于猛犸象牙的生长方式，在它们的一生中每天都在稳步增加新的层次。当将象牙纵向分开进行采样时，这些生长带看起来就像堆叠的冰淇淋锥，提供了猛犸象一生的时间记录。“从他们出生的那一刻到他们死去的那一天，都被记录在这本日记中，用他们的象牙来书写，”古生物学家兼北方博物馆馆长Pat Druckenmiller 说。“大自然母亲很少提供个体生活的如此详尽和终生的记录。”

知道了这头猛犸象按照时间顺序储存的⁸⁷Sr \⁸⁶Sr 比率后，下一步工作是将其同阿拉斯加的⁸⁷Sr \⁸⁶Sr 比率“地图”进行匹配。基于同样的原理，研究人员通过分析博物馆藏品中来自阿拉斯加各地的数百只小型啮齿动物的牙齿来绘制这个地图。这些啮齿动物在其一生中活动的范围很小，能够代表当地的同位素信号。考虑到地理障碍和每周旅行的平均距离后，研究人员使用一种新颖的空间建模方法来绘制动物一生中可能走的路线。

图源：地图帝

结果显示，这头猛犸象在其生活的28年时间里，几乎走遍了阿拉斯加的每一片土地，行程达几万公里。这些根据年龄绘制的路线图展现出了鲜活的生命历程：在幼年和少年时期它随着象群移动，而在它15岁时，活动范围发生了明显的改变。考虑到它的雄性身份，研究人员认为这与现代雄性大象的生活模式非常类似：雄性大象在成年后就会主动或者被动的离开象群，独自觅食和寻求配偶。

同位素分析还暗示了这头猛犸象的死亡线索：氮同位素通常在生命的最后一个冬天飙升，这一信号可能是哺乳动物食物不足而忍受饥饿的标志。这根象牙是在北极圈上方的阿拉斯加北坡发现的，它最后很可能死于饥饿。

参考文献：

https://scitechdaily.com/retracing-the-astonishing-lifetime-journey-of-an-17000-year-old-arctic-woolly-mammoth/

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