10种非洲食肉动物的牙齿折损情况对比和研究

a(野犬)和b(豹)为轻度折损;c和d(斑鬣狗)为中度折损;e和f(条纹鬣狗)为重度折损。


楼主 高大牙  发布于 2018-02-13 15:53:00 +0800 CST  
原文标题及作者,个人感觉某些方面还是不够详尽,但也有可取的部分,简单翻译了一些主要内容分享,有翻译不正确和理解不到位的欢迎批评指正。


楼主 高大牙  发布于 2018-02-13 15:53:00 +0800 CST  
一、摘要:
尽管牙齿的折损可能对食肉动物的能力和行为造成严重的影响,但其发生却是很普遍的,这可能是高风险的饮食和生活方式所导致的。为了研究共位群内的竞争和资源可用性的影响,对非洲干旱生境中的10种食肉动物(N = 851)的牙齿折损情况进行了定量分析。主要对比了不同温度和降雨条件下牙齿折的损率,同时也考虑大于21公斤的食肉动物的数量以及其他影响因素。利用多模型推理确定各因素的相对影响。结果表明,不同性别个体间的牙齿折损率没有差异。降雨是生产力和食草兽的生物量的基本影响因素,其比温度的影响更大,可用性降水多的地区,野犬和豹的牙齿折损率较低。对野犬来说,竞争是影响最大的因素,在食肉动物较多的地方,其牙齿折损率较高,这与之前的研究相一致,表明了捕食者的相对丰度比用于消费的猎物数量的影响更大——这可能是导致牙齿折损的原因。然而在捕食者共存且数量较多的地区,豹和黑背胡狼的牙齿折损率却较低,这可能是由于竞争与降水量之间存在正相关关系,或者是食肉动物丰度较高地区的猎物偏好发生变化造成的。猎物-捕食者的相对生物量可以代表资源的可用性程度,为未来共位群内竞争研究和长期捕食研究提供了影响尸体消费的因素的视角。
研究物种及样本简述


楼主 高大牙  发布于 2018-02-13 15:53:00 +0800 CST  
二、介绍:
牙齿是食肉动物形态学武器的重要组成部分,用于捕杀和处理猎物,以及与竞争对手的遭遇战。牙齿折损会降低个体的竞争能力和掠食能力,进而导致社会地位的丧失,生育成功率减少和饥饿。尽管会造成这样潜在的后果,但牙齿折损在食肉动物中却是普遍存在的,在瓦尔肯堡的研究中,9个物种共729个样本中的25%出现了牙齿断裂。如果折损的代价真的很高,那么高折损率表明在牙齿强度和其功能之间存在着某种平衡。例如,圆锥形的犬齿本身是很脆弱的,但对于高效的猎杀猎物而言却是必不可少的。在牙齿折损率高的地区,其他因素必然抵消这种损失或提高增加牙齿耐久性的成本。
在树栖哺乳动物的骨骼中观察到的高骨折发生率被认为是由于他们从高处坠落的风险增加所导致的。类似地,食肉动物的牙齿可能因饮食习惯而受到难以预料的高压力进而导致牙齿的断裂,例如猎杀和进食过程中与骨头的接触。那些积极消费骨头(例如,鬣狗)或其他坚硬食物(例如,软体动物或冻肉)的物种,其牙齿折损现象更加频繁。由于牙齿断裂和磨损与饮食存在关系,因此其常被用来推断古生和现生食肉动物或古人类的饮食和行为。Lee等人(2011)对非食肉哺乳动物的牙齿断裂进行了总结和回顾,发现其中一些也具有类似的高断裂发生率。高牙齿折损率是晚更新世大型食肉动物的特征之一,加利福尼亚的拉布雷亚沥青坑 (36-10 ka)显示,其骨折率比现生物种高出3倍。由于不存在年老或不稳定个体的留存,高牙齿折断率表明晚更新世的食肉动物可能经历了“艰难时期”,猎物密度低导致捕食者间更频繁的遭遇和攻击,以及对更大的尸体的利用。拉布雷亚沥青坑中的高牙齿断裂率的时间变化表明食肉动物间的资源利用性竞争和共位群内竞争也出现了几次波动。然而,目前还不清楚更新世末期的这种牙齿高折损率是属于食肉动物丰富时期的典型特征还是由于猎物减少导致食肉动物(也许是人类)之间的竞争加剧导致的。

楼主 高大牙  发布于 2018-02-13 15:54:00 +0800 CST  
三、材料与方法
样本是从几家研究机构获取的,均为成年个体,样本总数为851。牙齿磨损分为轻微、中度和重度。在线数据库提供了标本的性别、收集地点和收集日期。
样本收集地分布图


楼主 高大牙  发布于 2018-02-13 15:54:00 +0800 CST  
四、结论
整体的牙齿折损率为3.0%,851个样本中的297(34.9%)个出现了1颗以上的牙齿折损,25927颗牙齿中的673(2.6%)出现了牙齿折损。不同物种间牙齿折损的区别是明显的。除猎豹以外的猫科动物和鬣狗科的牙齿折损情况比犬科动物更加明显。斑鬣狗和黑背胡狼的牙齿折损率明显比猎豹和侧纹胡狼高。性别间的牙齿折损率变化不显著。
猫科动物和犬科动物的牙齿磨损和折损为中等-强且呈正相关,犬科动物中除黑背胡狼外的牙齿磨损和折损的正相关性不明显。温度和牙齿折损的关系不明显。降水和牙齿折损的相关性较弱,但与豹和野犬呈较明显的负相关性。竞争和牙齿折损率相关性弱,其中对豹(负相关性)、野犬(正相关性)和黑背胡狼(负相关性)则有较显著的相关性。胡狼的数量与牙齿折损率的相关性弱且与胡狼种类的相关性不明显。数据收集的时间跨度与牙齿折损的相关性弱。平均牙齿折损率与食肉动物的体重和其所偏好的猎物体重有相关性,但只有前者的关系是显著的。
对大多数物种而言,犬齿和臼齿的折损率明显高于其它牙齿。对斑点鬣狗和黑背胡狼而言,其门齿折损率明显低于前臼齿折损率,而狮子的情况则正好相反。斑点鬣狗的裂齿折损率明显低于前臼齿折损率,同时明显高于豹的门齿折损率。
对所有研究物种而言,都有超过两种因素影响着牙齿的磨损。对除野犬以外的所有物种来而言,牙齿的磨损是最具影响的因素。除黑背胡狼外,温度的影响不及磨损影响的一半。降水量同样有影响,对黑背胡狼影响很大,并且是影响豹和斑鬣狗牙齿折损的第二大因素。竞争对狮子而言是很大的影响因素,对野犬则是最大的影响因素。
牙齿折损率由高到地依次是:斑鬣狗、豹、狮、棕鬣狗、条纹鬣狗、黑背胡狼、非洲野犬、猎豹、侧纹胡狼、金背胡狼


楼主 高大牙  发布于 2018-02-13 15:55:00 +0800 CST  
五、讨论
5.1物种特性的影响
本次研究中,猫科和鬣狗科的牙齿折损率普遍高于犬科动物,这主要反映了食肉动物的进化差异。食肉动物的早期分化意味着不同生态系统中的家族物种通常具有相似性,但也并不总是这样的,在灭绝的犬科动物中,能够捕杀较大猎物的物种的牙齿折损率与猫科和鬣狗科动物是相近的。猫科和鬣狗科有着更大的咬力,它们比现存犬科动物的肉食性更强,后者经常食用肉类之外的无脊椎动物和植物。物种间牙齿折损率的差异可能反映了牙齿使用方式的变化。
猫科比犬科拥有更少的臼齿,其形状和使用方式导致了折损率更高。然而,犬科动物的牙齿折损率在不的物种间也有所不同,因此,齿列型式不能完全解释这种差异。某些牙齿折损类型在个别物种中更常见,如斑鬣狗较高的前臼齿折损率,这是由于它们将其用于咬碎骨头。相比而言,犬科动物则常用臼齿挤碎骨头,而黑背胡狼较高的前臼齿折损率也许是由于其相对其他犬科动物更大的前臼齿切片造成的。狮子高度的骨噬现象可以解释这一物种的前臼齿和裂齿折损率之间的相似性,相比而言豹的裂齿折损率则相对更高。猎豹较低的牙齿折损率表明它们避免消费骨头。门齿位置靠前且主要用于切割肉类,但其折损率较低,在本次研究中,尽管不同物种对门齿的使用上没有显著差异,但狮子的门齿折损率相对其它物种较高。
本次研究中,体重较大的食肉动物的牙齿折损率相对更高。较大的食肉动物更偏好于较大的猎物,这增加了牙齿折损的可能性,用于捕食和保护尸体的时间也会增长,但在本次的研究中,牙齿折损率与猎物体重之间的关系并不显著。在19种(0.1-340公斤)食肉动物范围内,大型食肉动物的牙齿折损率较高,但当研究物种扩大到36种(0.1-170公斤)后,则食肉动物体重或猎物体重与牙齿折损率的关系则变得不再明显。本次只研究了10个物种,其体重与牙齿折损率间的关系可能是某种巧合。晚更新世食肉动物的高牙齿折损率与猎物体重的增大和饮食行为可能存在关系。

楼主 高大牙  发布于 2018-02-13 15:55:00 +0800 CST  
5.2性别和年龄的影响
在目前或之前的研究中,性别和年龄与牙齿折损率没有关系。在某些食肉动物中,犬齿的长度存在性别差异。不同性别之间的攻击性可能会有所不同,并且可能对牙齿折损有影响,因为高烈度且更频繁的战斗可导致牙齿的折损。雄性的豹和北极熊比雌性领地性更强,可能会出现更多的牙齿折损。有趣的是,在本次研究中,斑鬣狗是唯一存在显著性别差异的物种,占主导地位的雌性牙齿折损率是雄性的1.6倍,但当只考虑中度磨损的样本时,斑鬣狗的两性间也不再有显著差异,这表明对年龄较大的雌性斑鬣狗可能存在抽样偏差(尽管年龄因素可能会影响牙齿的磨损)。
牙齿的整体折损率和磨损是密切相关的,但这种关系在犬科动物中则较弱。牙齿折损率和磨损通常是积极相关的,且随着年龄的增长,二者都有可能增加。像牙齿折损率一样,牙齿的磨损取决于饮食,而坚硬食物会导致更大的磨损。由于难以确定牙冠的初始程度,因此在磨损严重的标本中,可能存在高估牙齿断裂率的潜在偏差。

楼主 高大牙  发布于 2018-02-13 15:55:00 +0800 CST  
5.3共位群内竞争和资源利用性竞争的影响
降水、温度、共位群内竞争和牙齿折损率之间存在着关系。虽然温度与降水量之间存在相关性,但当把这些因素的单独拿出来研究与牙齿折损率的关系时是存在差异的。与温度相比,降水对牙齿折损的影响更大,对豹和野犬而言,其影响达到了牙齿磨损影响的一半。虽然相关性较弱,但降水量与豹和野犬的牙齿折损率之间的相关性是显著的且呈负相关性,表明随着降水的减少,牙齿折损率可能会增加。然而,在本次研究中,所有物种的牙齿磨损也都与降水量有关,在考虑到磨损的影响后,对于花豹和野狗来说,降水和牙齿折损率之间的相关性也变得不在显著。降水通过与初级生产和食草生物的正相关关系对食肉动物产生了自下而上的影响。婆罗洲猩猩的牙齿折损比其他类人猿更频繁,因为他们倾向于选择更硬的“fallback”食物,而其它类人猿则更喜欢吃软熟的水果。类似地,食肉动物的牙齿损伤较大可能是由于在新鲜猎物缺乏的情况下,对低质且更大的尸体的利用造成的。在晚更新世,恐狼(Canis dirus)和剑齿虎(Smilodon fatalis)出现了高牙齿折损率和磨损,这可能是由于在冰川期后的猎物数量下降导致的资源可用性较低造成的。
然而,资源的可用性可能并不总是与气候因素有关,例如,塞伦盖蒂有蹄类的尸体利用和纳米比亚海滩海豹尸体的利用在不同干旱的程度下几乎没有差别。食肉动物的丰度也可能影响到资源的可用性。平均降雨量和温度影响着物种间的竞争。可能是因为这些因素限制了物种的分布范围。例如,与豹相比,狮子通常喜欢更干燥和开放的生境,黑背胡狼和棕鬣狗相比其它动物更适合于干燥的生境。竞争是影响野犬牙齿折损率的最重要因素,在考虑到磨损因素后,仍存在着微弱的正相关关系。当食肉动物的密度很高或猎物稀少时,偷窃行为导致猎物丢失的可能性会增加,在这种情况下,食肉动物会偏爱于迅速的消费每一只猎物。一项基于700次猎杀且历时20年的关于野犬的研究表明当鬣狗数量更多的时期,野犬的进食时间会更长且对猎物的消费更完全。竞争度与豹的牙齿折损存在较弱的负相关性,这可能是降雨和竞争的联系对豹产生了积极的影响。与此相反,尽管降水具有很大的影响,但竞争对斑鬣狗的牙齿折损率影响最小。竞争可能会对较小的、从属的物种产生更大的影响,导致其避免与较大的掠食者同时活动。对黑背胡狼而言,竞争和牙齿折损存在微弱的负相关性,这可能是由于较大的食物供给或食物选择的改变导致的。本次研究中用食肉动物的数量来代表了共位群内的竞争程度,但它对牙齿折损率的影响也可能取决于特定食肉动物的存在以及其数量。食肉动物的密度或捕食者-猎物相对生物量可能是与共位群内竞争和资源可用性更加相关的数据。

楼主 高大牙  发布于 2018-02-13 15:55:00 +0800 CST  

楼主:高大牙

字数:4517

发表时间:2018-02-13 23:53:00 +0800 CST

更新时间:2019-02-14 20:37:11 +0800 CST

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