大象是体型最大的陆生哺乳动物，如何取食？

在最新研究中，中国科学院大学和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的研究人员对长鼻下颌骨的多样性、进化及其协同进化进行了深入研究与象鼻，揭示了早期大象的进食方式以及相关器官的独特演化。 相关结果及审稿人意见于2023年11月28日发表在国际学术期刊《生命科学》上。

数百万年前的大象

下颌和鼻子共同“干饭”

研究表明，早在1700万至1500万年前的中新世中期气候最适宜时期，早期大象中的明星物种——下颌呈铲状的铲齿象就已经发展出用鼻子包裹的能力。抬起植物并配合其下颌将植物切断。 进食方式是象鼻实现卷曲和抓握功能的最早证据。

本研究对长颌乳齿象三种主要类型铲齿象、回转齿象和霍莫齿象的功能形态进行了比较研究，发现它们的下颌形状有所不同：铲状颌像铲子一样宽而平坦。 下门牙，上门牙较短，向下弯曲，无牙釉质带； 齿状门牙的下门牙呈棒状，上门牙较长，也向下弯曲，并有牙釉质带； 阿尔戈诺特没有下门牙，但下颌联合细长，呈凹槽状，上门牙厚，向外向上弯曲，没有牙釉质带。

另外，这三种早期大象的躯干区域特征也不同。 与科顿象和仓鼠象相比，黑须象的鼻骨最小，鼻孔周围的结构也最复杂，甚至超过了现存大象的进化程度。 这些与鼻子有关的骨骼特征都表明Shovedon象的鼻子非常发达，因为鼻骨越小，躯干就越发达。

为什么大象是我们祖先的主要“餐具”？

从下颌和下门牙到鼻子？

为了深入揭示铲齿兽、齿齿兽、博戈齿兽的食性和饲养方法，研究团队采用了多种研究方法。 其中，牙釉质碳氧稳定同位素分析和有限元力学分析成为重建这些早期大象的关键。 摄食行为的关键手段：牙釉质的稳定碳和氧同位素提供了三种大象物种不同摄食偏好的证据； 有限元力学分析已成为恢复进给方式的关键手段。

研究结果表明，铲齿象、豚草和齿象的摄食方式和生存环境不同：铲齿象生活在相对开阔的环境中，其下颌只适合切割垂直生长的植物。 齿象利用其灵活的象鼻托住植物，然后用下颌骨进行水平切割。 这种喂食方式非常高效； 仓鼠象生活在相对封闭的环境中，适合水平或斜向切割。 它用鼻子帮助压紧树枝，然后配合下颌完成取食； 密码子的栖息地介于两者之间或两者重叠，其取食方式多样，既有林地，也有草原。 能更好的适应。

对于早期大象来说，细长的下颌骨和下门牙是主要的摄食器官，而象鼻仅作为辅助工具。 不同下颌形状的早期大象具有不同的生态适应性。 随着生态环境逐渐变得干燥寒冷，铲齿象更能适应相对开放的生态环境，以草本植物为食，最终促进了象鼻抓握功能和灵活性的发展。

由于包括中新世晚期托尔托纳极热事件引起的黑鹬在内的灭绝事件，黑鹬向开放栖息地的扩张被终止。 然而，铲齿兽继承了铲齿兽，并继续传播到中新世晚期的开阔栖息地，随着象鼻不断向更高的灵活性和更强的抓握功能进化，大象的取食功能完全转移到了长鼻上，最终导致了象鼻的出现。恢复原来的送纸功能。 器官 - 下颌骨和下切牙缩短。

因此，开放环境中取食行为的适应性是大象鼻子抓取功能进化的“催化剂”。 这项研究为我们了解这一重要大象群体的躯干和下颌骨的进化和生态背景提供了重要证据，并为长鼻如何适应环境以及环境变化如何塑造独特器官的进化提供了新的见解。 观点。

这项研究结合了多种前沿方法

获得科学期刊高度评价

《生命科学》杂志编辑对这篇论文给予了高度评价：“这项研究融合了多种前沿方法，在生态形态学、行为生态学、共同进化生物学等多个方面提供了非常有说服力的结果。” ; 同行评审的审稿人也对这项工作给予了高度评价：“该研究证据充分，插图精美，补充文件数据充足详实，三维模型和动画视频详细易懂。本研究是对于理解长鼻非常重要。” 多样性与摄食器官的协同进化具有重要意义，为进一步探索生命科学和进化生物学提供了坚实的基础。”

中国科学院大学博士后李春晓是该论文的第一作者。 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员王世奇、邓涛和华中科技大学张吉教授为该论文的共同通讯作者。 该项目得到了国家自然科学基金委的资助。 面上项目和第二次青藏高原科学考察项目资助华西都市报-封面新闻记者谭玉清 图片由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所提供