4 亿年来，类鲨鱼的鱼类作为掠食者在海洋中徘徊，但现在人类每年杀死 1 亿条鲨鱼，从根本上扰乱了海洋食物链。根据在巴拿马加勒比海的化石和现代珊瑚礁上发现的微观鲨鱼鳞片，史密森尼科学家揭示了过去 7000 年间，在该地区鲨鱼被猎杀之前和之后，鲨鱼的角色发生了变化。他们希望真皮小齿的这种新用途将为创新的珊瑚礁保护策略提供背景。
覆盖鲨鱼身体的微观鳞片 - 真皮小齿 - 减少鲨鱼游泳时的阻力，并保护其免受坚硬基质和外寄生虫附着的磨损。
“如果你曾经在水族馆触摸池中抚摸过鲨鱼，”艾琳狄龙说，她作为史密森热带研究所 (STRI) 的实习生开始了这项研究，现在正在结束她在加州大学圣塔分校的博士工作Barbara，“牙齿是鲨鱼皮在一个方向摩擦时像砂纸一样粗糙而在另一个方向上光滑的原因。鲨鱼基本上被数百万颗小牙齿覆盖。”
正如人类脱落干燥的皮肤和头皮屑一样，鲨鱼也会脱落在海洋沉积物中积累的细齿。迄今为止在科罗拉多州哈丁砂岩中发现的最古老的细齿大约有 4.55 亿年的历史。
STRI 古生物学家 Aaron O'Dea 将化石和现代珊瑚礁的线索拼凑在一起，以重建人类殖民之前的基线条件，并了解生态和进化过程如何随时间变化。
“古生代的板皮动物，然后是中生代的海洋爬行动物，体型更大，吃鲨鱼。”奥黛解释道。“盾皮动物统治了海洋大约 7000 万年，中生代的海洋爬行动物统治了超过 1 亿年。鲨鱼现在只是顶级掠食者，因为灭绝事件优先消灭其他群体，但允许鲨鱼生存。鲨鱼似乎具有非凡的进化弹性，我很着迷于研究一种技术，该技术将帮助我们探索最近人类介入时鲨鱼的表现。”
他的团队从巴拿马博卡斯德尔托罗和附近现代加勒比海珊瑚礁的一个有 7000 年历史的化石珊瑚礁中采集了材料。O'Dea 要求 Erin Dillon 看看她是否能在样本中找到鲨鱼细齿。
“一开始为期三个月的实习变成了在巴拿马的两年逗留，然后扩展到我博士论文的一部分，”狄龙说。“我在这个项目中成长，因为我的角色从作为实习生首先探索和处理样本转变为领导项目、分析和解释数据，并带头写作。”
每周从化石礁石和现代珊瑚碎石中收集样本，大约需要一年的实验室工作来恢复和识别细齿。Dillon 和他的同事们总共需要筛选大约 300 公斤的珊瑚礁沉积物，足够装满两个浴缸，才能找到他们需要的细齿，以了解过去博卡斯德尔托罗有多少鲨鱼和什么样的鲨鱼。首先，他们用醋酸溶解掉白垩质的沉积物，然后在显微镜下用画笔对残留物进行分类，以分离出细齿。
“发现第一个小齿是令人兴奋的，”狄龙惊叹道。“它们保存完好，数量丰富，足以让我们深入了解千年历史的鲨鱼群落。”
但在使用这些化石发现过去的鲨鱼群落之前，狄龙想更好地了解鲨鱼数量与细齿丰度之间的关系、细齿如何在礁石沉积物中形成化石，以及哪些鲨鱼拥有哪种类型的细齿。发表这些研究后，她终于可以回到化石记录了。
她发现，在人类开始使用该地区的海洋资源之前，细齿积累率以及鲨鱼的丰度要高出三倍以上。所有细齿类型都随着时间的推移而减少，但在具有商业价值的捕捞物种上发现的细齿种类减少最多。最古老的样本中含有较高比例的细齿，这些细齿来自快速游泳的双髻鲨和安魂鲨等远洋鲨鱼。相比之下，狄龙发现如今的护士鲨齿比过去更常见。
为了补充化石记录中的这一证据，狄龙梳理了考古研究和历史叙述，以更好地了解可能导致这些下降的力量。根据这些历史记录，她发现鲨鱼数量的最大幅度下降发生在 20 世纪后期。这个时机恰逢巴拿马鲨鱼渔业的发展，该渔业有选择地针对远洋鲨鱼。然而，如今和历史上都很少捕捞的护士鲨的细齿减少，这表明珊瑚礁栖息地或猎物丧失等间接因素也是罪魁祸首。
狄龙说：“当西班牙人抵达美洲时，他们写下了大量鲨鱼涌入海洋的精彩描述。”“但现在我们看到的鲨鱼很少：我们很幸运偶尔会看到护士鲨。我们的数据显示，博卡斯德尔托罗的鲨鱼已经因长期捕捞(在 20 世纪下半叶加速)和栖息地退化(随着香蕉种植和沿海开发的扩大而开始的更早)而枯竭。今天海岸有大量陆源径流，在某些地方就像在石灰水中游泳一样。”
“总的来说，Erin 的工作表明，可以小心地使用细齿组合来帮助重建过去的鲨鱼群落，”O'Dea 说。“鲨鱼是海洋健康不可或缺的一部分，在珊瑚礁的多样性和功能方面发挥着重要作用。对过去鲨鱼数量和群落组成的经验估计有助于我们了解海洋中的自然现象。”
Dillon 说：“我们希望将这种方法扩展到其他地方，以检查较长生态时间尺度上礁鲨群落变化的更广泛地理模式。”“例如，我们目前正在使用沉积物核心重建过去几千年来巴拿马太平洋沿岸细齿堆积的趋势。这些基线数据将帮助我们探索鲨鱼数量和功能多样性变化的原因和后果。我们的工作还可以帮助为该地区量身定制鲨鱼管理目标。”
