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猛犸象一生的日记,都写在了它的长牙里

科技 6个月前 社科兔
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  大约1.7万年前,在今天的阿拉斯加地区,一头雄性的真猛犸象(猛犸象的一种,拉丁名为Mammuthus primigenius)游荡在北极。它曾经随着象群一同迁徙,也曾离开家族独自去更远的地方闯荡。最终,它停在了阿拉斯加州布鲁克斯岭的北边,永远留在了28岁。

  这并不是什么动画的情节,而是一头猛犸象真实的故事。你可能会怀疑,在近2万年后,我们要怎么知道它的生活轨迹呢?其实,这头猛犸象一生的经历,都“写成日记”放在了它的象牙里,而一群科学家找到了它,并且“破解”了这份“日记”的内容。

  在长牙里写“日记”

  怎样知道一棵树的年龄?是的,靠年轮。对许多树来说,每过一年,树干上就会长出一圈年轮,这是陪伴树木一生的记录。而猛犸象也有类似的“年轮”,就长在它们的象牙里。

  每一年,象牙都会长出新的一层,这就代表猛犸象长了一岁。如果我们剖开一枚猛犸象牙,就会发现这些生长层像“妙脆角”一样一层一层地摞在一起,最尖端的一层代表猛犸刚出生的一年,最靠近头部的一端代表象牙停止生长——也就是猛犸象死去的那一年。如果想要知道这头猛犸象有几岁,只要数一数他的牙上摞了多少个“妙脆角”就可以了。

猛犸象一生的日记,都写在了它的长牙里猛犸象牙的横截面,深蓝色标出的就是生长线,最中间是研究者取得测试样品的痕迹(图片来源:J。 R。 Ancheta, University of Alaska Fairbanks)

  比如,在今年8月发表在《科学》杂志的一项研究里,科学家所研究的这枚象牙从最尖端到最底部一共有28层。也就是说,这头猛犸象已经有28岁了。不过,象牙能告诉我们的不止年龄:象牙每一层的“妙脆角”都像是一篇“日记”,记录了猛犸象当年的生活轨迹。只是书写这本“日记”用的墨水很特别,我们无法直接阅读——这就是同位素。

  同位素:元素的不同“味道”

  你或许已经知道,同一种元素其实可能对应着好几种原子。这是因为原子核由质子和中子组成,只要质子数一样,即使中子数不同,这些原子也会被叫做同一种元素。这有点像是小熊软糖,虽然长相一样,但可能有草莓味、橘子味、苹果味等不同的味道。

  为了加以区别,我们会把同一种元素里的不同原子称为“同位素”。通常,会用元素加上相对原子质量来表示。比如氧的同位素就有氧-16、氧-17、氧-18等等许多种(不过氧-17和氧-18非常稀少)。

猛犸象一生的日记,都写在了它的长牙里就像同一种小熊软糖会有不同的口味一样,同一种元素也会有很多种同位素。(图片来源:pixabay)

  猛犸象用来在象牙上“写日记”的也是同位素,但并不是氧,而是一种名为“锶”的元素,更准确地说,是锶-87和锶-86这两种锶同位素。

  让我们先想象一个场景:附近有两家超市,都卖同样包装的混合口味软糖,但一家的软糖草莓味比较多,另一家橘子味比较多。那么如果你拿到一包软糖,只要算一算里面草莓味和橘子味的比例,就能知道这包糖是从哪里买的了。

  这其实就是科学家破译“象牙日记”的原理。在地球上不同地方的岩石里,锶-87和锶-86的比值都不一样。就像是无数家卖软糖的超市,每一家草莓味和橘子味的比例都不一样。

  虽然猛犸象不会直接吃石头,但当这些岩石变成土壤,土壤中再长出植物之后,岩石里的锶同位素比例就会“传到”植物体内。等猛犸象吃掉这些植物,植物里的锶同位素比例又会“传到”长出的象牙里。也就是说,每到一个地方,猛犸象的象牙就会记录下这里的锶同位素。

猛犸象一生的日记,都写在了它的长牙里在阿拉斯加地区,不同地点的锶同位素比值也不一样(图片来源:原论文)

  那么如果我们知道每个地区的锶同位素比值,再测一测象牙每一层里的锶同位素比值,对比一下,是不是就知道这头猛犸象都去过哪些地方了呢?科学家也是这么想的!他们在这头猛犸象的象牙上取了大约34万份样品,分别测量了样品的锶同位素比值。接下来的工作就是“连连看”——把每个点的同位素比值连到对应的区域。

  听起来似乎很简单,但在实际的研究过程中,会受到很多复杂因素的影响,使得“连连看”没有那么容易完成。为此,科学家还参考了其他同位素的数据,并且借助计算机程序,终于模拟出了这头公猛犸象最有可能的活动轨迹。

  猛犸象的一生

  根据锶同位素数据,研究者把这头猛犸象的一生分为了4个阶段:新生儿、青少年、成年和生命的最终阶段

猛犸象一生的日记,都写在了它的长牙里这头公猛犸象的主要活动轨迹,图中黄色、红色、灰色分别对应青少年、成年和生命最终这三个成长阶段。(图片来源:原论文)

  在故事的开端,这头猛犸象出生在阿拉斯加地区育空河的下游附近,不到1岁的它可能还没有办法走得太久,所以这一段象牙里锶同位素比值的变化幅度也最小,代表着他并未离开出生地区太远

  从2岁开始,这头猛犸象长大了很多,进入了“青少年”阶段。他开始有能力跟随象群完成一些远距离的迁徙:在2~16岁的象牙里,锶同位素比值的变化幅度明显变大,并且有规律地在几片区域(图中黄色和橙色)之间,重复进行长途旅行。这种行为方式和现代的大象十分相似,因此科学家推测,这头猛犸象很可能也是在随着象群定期迁徙。

  幸福而稳定的家族生活持续到了它的16岁,从这时起,曾经的“小伙子”似乎已经完全长成了一位可靠的成年猛犸象,它开始向更远的地区移动,活动模式也更不规律。这可能说明它已经离开了象群,开始独自闯荡。在自由的10年时间里,它甚至去到了从未跟着象群去过的地方(图中红色的区域)。

  在生命最后的一年半时间里,它的活动范围突然缩小,只有北极圈内海岸附近的一小片地区。关于这头公猛犸象死亡的原因,研究者也有一些推测:另外两种同位素(氮-15和碳-13)显示,它在生命最后的一年里,获得的食物明显减少。或许是饥饿加上冬季的寒冷,让它永远停留在了这里,直到1万多年后,被古生物学家重新发现。

版权声明:社科兔 发表于 2021年12月30日 下午2:05。
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