一时吃任何他们幻想的,研究显示

普林斯顿大学的一项新研究表明史前megatooth鲨鱼——有史以来最大的鲨鱼——顶级食肉动物测试的历史最高水平。

Megatooth鲨鱼把他们的名字从他们的巨大的牙齿,每个可以比人类的手。该集团包括Megalodon,有史以来最大的鲨鱼,以及几个相关的物种。

虽然鲨鱼这样或那样的存在早在恐龙- 4亿多年来这些megatooth鲨鱼进化在恐龙灭绝之后,统治海洋直到300万年前。

“我们习惯思维最大的物种——蓝鲸,鲸鲨,甚至大象和梁龙,滤食动物或食草动物,食肉动物,”艾玛清晨里说,2019年地质博士研究生第一作者新的研究在最新一期的科学的进步。“但Megalodon和其他megatooth鲨鱼真正巨大的食肉动物,吃其他食肉动物,和梅格灭绝只有几百万年前。”

她的顾问丹尼·西格曼,普林斯顿Dusenbury地质和地球物理科学教授补充道,“如果Megalodon存在于现代海洋,它将彻底改变人类与海洋环境的互动”。

普林斯顿大学的一个研究小组已经发现了明确的证据表明,Megalodon和它的一些祖先的史前食物链的最高一级,科学家称之为“营养水平最高。“实际上,他们的营养签名是如此之高,以至于他们必须吃其他食肉动物和predators-of-predators在一个复杂的食物网,研究人员说。

“海洋食物网做的往往是比陆地动物的食物链grass-deer-wolf,因为你从这么小的生物,“清晨里说,现在在剑桥大学,他写了本研究的第一次迭代一章在她的论文。“达到营养级我们测量在这些megatooth鲨鱼,我们不要只需要添加一个营养级——一个顶端食肉动物在海洋食物链的顶端,我们需要添加一些到现代海洋食物网。”

Megalodon一直保守估计在15米长50英尺,而现代大白鲨通常5米(15英尺)。

达到他们的结论关于史前海洋食物网,清晨,西格曼及其同事们使用一种新的方法来测量氮同位素在鲨鱼的牙齿。生态学家们早就知道,更多的氮15有机体,其营养级越高,但是科学家们从来没有能够测量微量的氮保存在这些灭绝的食肉动物的牙齿的釉质层。

“我们有一系列的鲨鱼牙齿从不同的时间段,我们可以跟踪他们的营养水平和他们的大小,“说Zixuan拉奥(晶体),一个研究生在西格曼研究小组和当前论文的合著者。

塔克在一个额外的营养水平的一种方法或两个同类相食,和几个证据指向megatooth鲨鱼和其他史前海洋食肉动物。

氮时间机器

没有时光机,没有简单的方法来重建灭绝生物的食物网;很少的骨骼有幸存下来的牙齿痕迹,说,“我被一个巨大的鲨鱼咬了。”

幸运的是,西格曼和他的团队已经花了几十年的发展中其他方法,基于知识的氮同位素水平生物的细胞显示无论是在顶部、中部或底部的食物链。

“整个方向我的研究小组正在寻找化学新鲜,但身体保护,有机物的生物——包括氮——遥远的地质历史,”西格曼说。

一些植物、藻类和其他物种食物链底部的掌握了诀窍将空气中的氮或水转化为氮在他们的组织。生物体吃然后把氮吸收进自己的身体,和批判,他们优先排泄(有时通过尿液)更轻氮的同位素,N-14,比它更重的表妹,c15。

换句话说,c15构建起来,相对于N-14,当你爬上食物链。

其他研究人员利用这种方法在生物从最近的过去——最近的10 - 15几千年——但没有足够的氮在年老的动物来测量,直到现在。

为什么?像肌肉和皮肤软组织很少保存。更糟糕的是,鲨鱼没有——他们的骨骼是由软骨。

但是鲨鱼确实有一个黄金票到化石记录:牙齿。比骨头的牙齿更容易保存,因为他们是装在搪瓷,坚硬如岩石材料几乎是免疫大多数细菌分解。

“牙齿被设计成耐化学的和物理的,这样他们就可以在化学反应环境中生存的嘴和分解食物有坚硬的部分,”西格曼解释道。此外,鲨鱼并不局限于人类的30名左右的珍珠白。他们不断成长和失去的牙齿——现代沙鲨失去牙齿几十年生活的每一天,平均而言,这意味着每一个鲨鱼产生成千上万的牙齿在它的生命周期。

“当你看在地质记录中,一个最丰富的化石类型是鲨鱼的牙齿,“西格曼说。”,在牙齿,有少量的有机物用于构建牙齿的牙釉质,现在被困在搪瓷。”

由于鲨鱼的牙齿十分丰富,保存很好,牙釉质中的氮签名提供一种方法来衡量状态在食物网,牙齿是否从鲨鱼口中数百万年前或昨天。

即使是最大的釉质、牙只有一层薄薄的外壳的氮组件仅仅是一个微小的痕迹。但西格曼的团队已经开发出越来越多的提取精制技术和测量这些氮同位素比值,和一个小的帮助牙医演习,清洗化学品和微生物,最终从搪瓷中氮转化为一氧化二氮,他们现在能够精确测量N15-N14比例在这些古老的牙齿。

“我们有点像啤酒,”他说。“我们微生物生长和饲料样品给他们。他们对我们所产生的一氧化二氮,然后我们分析他们产生的一氧化二氮。”

分析需要一个定制的、自动化的一氧化二氮制备系统,提取、净化、浓缩和提供专业的气体稳定同位素比率质谱计。

”这是一个multiple-decades-long我一直在探索,开发核心方法来测量这些微量的氮,”西格曼说。化石的沉积物,他们转移到其他类型的化石,如珊瑚、鱼耳骨和鲨鱼的牙齿。“接下来,我们和我们的合作者是应用这种哺乳动物的牙齿和恐龙的牙齿。”

深入了解文献在封锁

在大流行早期,而她的朋友都使酵母初学者和暴食Netflix,清晨里研读生态文学寻找现代海洋动物的氮同位素测量。

“艾玛很酷的一件事是真的深入的文学——所有的数据发表几十年来,与化石记录,”迈克尔说(米克)格里菲斯,古气候和地球化学家威廉帕特森大学研究报告的合著者。

清晨里隔离在家里,她煞费苦心地建立了记录超过20000个人和超过5000条鲨鱼海洋哺乳动物。她想得更远。“我们的工具有潜力解码古代食物网;清晨里说:“我们现在需要的是样品。“我很想找到一个博物馆或其他与生态系统的快照存档——一组不同类型的化石从一个时间和地点,附近有孔虫的食物链的最底层,耳石——内耳骨——从不同种类的鱼,从海洋哺乳动物的牙齿,加上鲨鱼的牙齿。我们可以做同样的氮同位素分析和整合整个故事的一个古老的生态系统”。

除了文献检索,数据库包括自己的鲨鱼牙齿的样本。德保罗大学的合著者与与水族馆和博物馆,而合作者威廉帕特森大学的马丁·贝克尔和哈利Maisch佛罗里达海岸大学聚集megatooth标本在海底。

“很危险;哈利是一个潜水大师,你真的需要这些专家,”格里菲思说。“你能找到小鲨鱼的牙齿在沙滩上,但保存最完好的样品,你需要去大海的底部。马蒂和哈利收集了牙齿的地方。”

他补充道:“这是一个真正的合作获得样品度过这个难关。一般来说,与普林斯顿大学合作和其他地区的大学真的是令人兴奋的,因为学生是惊人的和我的同事有很好的。”

Alliya艾克塔,2021年博士毕业于普林斯顿大学,现在是一个博士后研究员格里菲斯的实验室。

“我为我的论文做的工作(看海水同位素组成)带来尽可能多的问题的回答,我非常感谢有机会继续从事一些与合作者/导师我尊重,”艾克塔在一封电子邮件中写道。“我最感兴趣的是所有的工作,还需要完成,所有的谜团有待解决的!”

参考:清晨,格里菲斯ML,金正日SL, et al .新生代megatooth鲨鱼占据极高的营养状况。Sci副词。2022;8 (25):eabl6529。doi:10.1126 / sciadv.abl6529

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。