马达加斯加以其独特而多样的生物多样性而闻名，其中包括干燥的草原、潮湿的雨林、红树林和沙漠。这种品种，结合岛屿的孤立和大小，培育了独特的动植物群落，包括该国著名的狐猴和猴面包树。
然而，直到最近，马达加斯加还更加多样化。在过去的 2000 年里，象鸟、侏儒河马和巨型狐猴等物种栖息在岛上。它们灭绝的原因和时间线与人类和我们带来的动物的到来交织在一起，这个话题几十年来一直在挑战科学家。现在，这是加州大学圣巴巴拉分校人类学博士生肖恩·希克森 (Sean Hixon) 领导的两项研究的重点。
“马达加斯加非凡的生物多样性受到威胁，但人们已经在岛上生活了超过一千年，”希克森说。“对人类和外来物种如何塑造马达加斯加生态系统的长期理解为当前的危机提供了重要的背景。”
“因为这是一个拥有如此多生物多样性的岛屿，而且如此多的生物多样性仅原产于马达加斯加 - 高度地方性 - 问题一直是人类的到来对这个生物多样性大的岛屿产生了什么影响，”共同补充说。作者克里斯蒂娜·道格拉斯，宾夕法尼亚州立大学的考古学家。
通过分析古代动物遗骸中氮和碳的不同同位素，新研究最终回答了其中一些问题。在此过程中，该团队将岛上过去人类活动的可靠放射性碳测年痕迹的数量增加了近一倍。
发表在英国皇家学会会刊 B 上的最新研究表明，驯化食草动物的到来与该地区一些巨型动物的持续存在之间存在重叠。然后比较动物的生态位并讨论它们可能如何相互影响。另一篇发表在《生态与进化前沿》上的论文详细介绍了狗如何与马达加斯加古老的生态系统相互作用，并将它们与岛上原生的顶级捕食者 fosa 进行了比较。
“在过去 1000 年的某个时候，大型动物的灭绝一直是一个非常有争议的争论，”道格拉斯解释说。“而我们在这篇论文中所做的，第一次，是真正看看人类带来的动物与最终灭绝的动物之间有多少相互作用，看看是否有任何类型的竞争或相互作用发挥了作用。 ”
最终，研究人员证实，马达加斯加最近灭绝的巨型动物群中的大部分与外来物种短暂地同时出现，这意味着新来者可能导致了它们的消亡。“我们发现，在 1,200 至 700 年前，马达加斯加南部和西部发生了山羊、绵羊、野猪和牛的到来之际，大型特有动物——包括巨型陆龟、象鸟、侏儒河马和巨型狐猴——的一系列消失。 ，”希克森说。
然而，结果表明，直接竞争可能不是将岛上的大型食草动物赶出边缘的原因。相反，栖息地变化和人口扩大等间接影响可能会产生更明显的影响。
一个时间和一个地方
尽管马达加斯加最早的人类活动痕迹尚有争议，但对人类抵达的一些估计表明，早在 10,000 年前，岛上就有人类存在。在某些时候，狗和牲畜加入了他们。
Hixon 和他的团队试图确定这些驯养动物是否甚至与岛上的巨型动物有过交集。解决这个问题需要使用放射性碳分析对来自野外和收集的尽可能多的骨骼样本进行测年。
给定元素的原子都具有相同数量的正质子;事实上，这个数字定义了一个元素。但是它们的原子核中无电荷中子的数量可能会有所不同，从而使不同的同位素重量略有不同。科学家可以通过分析这些比率来收集大量信息。
例如，一个活的有机体的稳定碳 12 与放射性碳 14 的比例与其环境相似。然而，生物死后，无法再补充腐烂的14C。因此，科学家可以利用两种同位素之间的比率来估计有机物的年龄。
Hixon 和他的同事使用这种方法对 83 种引入动物(狗和家畜)和 75 种地方性动物进行了测算。他们发现这两个群体在时间和空间上确实存在重叠，统计分析表明，所有区域性灭绝都发生在公元 800 年至 1300 年之间的 500 年之内。这是第一篇显示人类引入动物之间重叠的论文和马达加斯加巨型动物群，Hixon 和 Douglass 说。
这是一项受到数据匮乏困扰的研究领域的重大发现。Hixon 解释说，马达加斯加的标本并不常见，而且许多标本记录不足。更重要的是，碳测年是昂贵的。单个样品的商业服务费用可能超过 500 美元。幸运的是，宾夕法尼亚州立大学内部有设施可以做到这一点，合著者道格拉斯·肯尼特(Hixon 的顾问)最近在加州大学圣巴巴拉分校建立了一个实验室，为这项技术准备样本。
尽管如此，放射性碳测年使团队每个标本的成本超过 100 美元。这组作者说，考虑到这需要成本和设施，对于古科学投资较少的地区的研究人员和社区来说，这是科学和文化公平方面的一个重要问题。仅这两项研究就将岛上过去人类活动的可靠年代痕迹数量增加了 75% 以上。道格拉斯说：“因此，这对建立人类到达马达加斯加和活动的年表来说是一项巨大的贡献和增加。”
饮食和互动
该团队还分析了碳和氮的两种稳定同位素之间的比率，以研究古代动物的生态。碳同位素比率对不同植物采用的光合作用类型很敏感。木本植物，如树木和灌木，倾向于使用 C3 光合作用。该岛西南部的草和多肉植物往往分别采用 C4 和 CAM 光合作用，它们使用不同的酶。
这些途径在将不同碳同位素结合到生物质中的趋势方面略有不同：与其 C4 和 CAM 亲属相比，C3 植物的碳 13 与碳 12 的比率较低。通过分析样本的13C 与12C 比率，研究人员可以了解食草动物的饮食及其可能栖息的生态系统类型：开阔的草原或茂密的森林。他们还可以通过从它们吃的食草动物类型进行推断，将这些信息扩展到食肉动物，如狗和 fosa。
氮同位素还为团队提供了有关动物生态位的信息。食物链较高的动物的组织往往富含较重的15N，而不是14N。
稳定同位素揭示了地方性巨型动物和引入的食草动物之间重叠和非重叠生态位的混合。例如，山羊似乎吃过与岛上的巨龟和侏儒河马类似的草料。与岛上的任何地方性巨型动物，尤其是巨型狐猴和象鸟相比，瘤牛和绵羊可能更多地依赖多肉植物和草。
同时，分析揭示了引进犬和地方性窝点之间的鲜明对比。古代佛萨主要食用林栖动物，而狗则更依赖于来自相对开放栖息地的猎物以及可能来自人类的食物残渣。希克森说：“狗肯定及时赶来帮助人们捕猎巨型动物，并且可能与一些已灭绝的巨型狐猴进行了互动。但数据表明，狗并没有一直吃任何已灭绝的巨型动物。”
尽管引进和地方性动物的饮食通常截然不同，但新物种的引入仍然可能导致马达加斯加巨型动物群的灭绝。基于过度捕猎或直接竞争等直接影响，很容易构建一个简化的灭绝概念，但这个过程可能要微妙得多。道格拉斯说：“从创造适合他们的利基的意义上说，人们非常擅长定居新地方。”“而且不仅适合人，而且适合人们依赖的动物。”
例如，扩大瘤牛群可能会影响岛上的本地动物，即使它们吃不同的植物。如果人们清理土地放牧，偶尔猎杀巨型动物，它们的存在可能仍然通过间接竞争威胁到巨型动物。瘤牛的成功会促进人口增长，以及它所带来的所有影响。诸如此类的间接相互作用可以解释人类与马达加斯加巨型动物群共存的时期。
理解像灭绝这样的过程需要从许多不同的角度来看。“不仅仅是人们抵达马达加斯加，而是人们抵达后尝试着不同种类的生计，”道格拉斯补充道。“而且每一种不同的生计对环境都有不同类型的影响。”
继续揭开过去
有证据表明，马达加斯加在人类到达前后也经历了气候变化。最近的研究不排除环境变化可能导致岛上巨型动物灭绝的可能性。事实上，该团队刚刚提交了一篇论文，调查了过去 1600 年来地方性和引入的食草动物如何应对该岛西南部的干燥条件。植物之间的竞争以及人类的土地利用，可能促成了历史植被的变化。
Hixon、Douglass 和他们的合著者对未来的研究有很多计划。首先，他们想查看岛上更多地区的标本。这些论文大多限于该国干旱的西南地区，那里的标本保存得很好。然而，马达加斯加拥有令人震惊的多样性生态系统，研究人员尚未充分探索这些生态系统。
希克森计划进一步调查岛上古老的食物网。他很想更多地了解引入的小鼠和大鼠何时抵达该岛，它们可能如何与地方性小型哺乳动物相互作用，以及它们如何应对过去的植被和气候变化。
道格拉斯的实验室已经开始使用遥感技术来预测西南地区未被发现的考古定居点的位置和土地利用变化的特征。她很好奇几代人生活在特定地方的牧民是否已经改变了不同植被类型的土壤化学和分布。
这项研究在记录该岛的文化、历史和生态方面，除了其重要性之外，还具有潜在的应用价值。作为生物多样性热点，马达加斯加的生态系统是保护的关键区域，并且正在进行该岛部分地区的恢复工作。例如，巨龟已经从西印度洋的阿尔达布拉环礁重新引入马达加斯加西部。
“我们正在做的工作类型对于此类努力的长期成功很重要，”希克森说，“因为如果我们不明白为什么动物一开始就消失了，那么重新引入的努力就不太可能将工作。”
