Die chemische Analyse des Mastodon-Stoßzahns liefert erste Hinweise auf die jährliche Wanderung eines ausgestorbenen Tieres

Vor rund 13.200 Jahren starb ein umherziehender männlicher Mastodon in einem blutigen Kampf zur Paarungszeit mit einem Rivalen im heutigen Nordosten von Indiana, fast 100 Meilen von seinem Heimatgebiet entfernt, laut der ersten Studie, die die jährliche Migration eines einzelnen Tieres dokumentiert eine ausgestorbene Art.

Der 8-Tonnen-Erwachsene, bekannt als Buesching-Mastodon, wurde getötet, als ein Gegner die rechte Seite seines Schädels mit einer Stoßzahnspitze durchbohrte, eine tödliche Wunde, die Forschern offenbart wurde, als die Überreste des Tieres von einer Torffarm in der Nähe von Fort Wayne geborgen wurden In 1998.

Der Nordosten von Indiana war wahrscheinlich ein bevorzugtes Paarungsgebiet im Sommer für diesen einsamen Wanderer, der die Wanderung in den letzten drei Jahren seines Lebens jährlich unternahm und sich von seiner Heimat in der kalten Jahreszeit nach Norden wagte, so ein Artikel, der am 13. Juni online veröffentlicht werden soll Proceedings of the National Academy of Sciences.

Die Studie zeigt auch, dass der Buesching-Stier möglicherweise Zeit damit verbracht hat, Zentral- und Süd-Michigan zu erkunden, was für eine Kreatur passend erscheint, deren aus Glasfaser gegossenes Skelett in voller Größe im Museum für Naturgeschichte der Universität von Michigan in Ann Arbor ausgestellt ist.

„Das einzigartige Ergebnis dieser Studie ist, dass wir zum ersten Mal die jährliche Überlandwanderung eines Individuums einer ausgestorbenen Art dokumentieren konnten“, sagte der Paläoökologe Joshua Miller von der University of Cincinnati, der Erstautor der Studie.

„Mit neuen Modellierungstechniken und einem leistungsstarken geochemischen Toolkit konnten wir zeigen, dass große männliche Mastodons wie Buesching jedes Jahr zu den Paarungsgründen wandern.“

Der UM-Paläontologe und Co-Leiter der Studie, Daniel Fisher, nahm vor 24 Jahren an der Büsching-Mastodon-Ausgrabung teil. Später benutzte er eine Bandsäge, um eine dünne, längs verlaufende Platte aus der Mitte des bananenförmigen, 3 Meter langen rechten Stoßzahns des Tieres zu schneiden, der länger und vollständiger erhalten ist als der linke.

Diese Platte wurde für die neuen Isotopen- und Lebensverlaufsanalysen verwendet, die es den Wissenschaftlern ermöglichten, sich ändernde Muster der Landschaftsnutzung in zwei Schlüsselperioden zu rekonstruieren: der Jugend und den letzten Jahren des Erwachsenenalters. Laut den Forschern starb das Büsching-Mastodon im Alter von 34 Jahren in einem Kampf um den Zugang zu Partnern.

„Du hast ein ganzes Leben in diesem Stoßzahn vor dir ausgebreitet“, sagte Fisher, der seit mehr als 40 Jahren Mastodons und Mammuts studiert und dabei geholfen hat, mehrere Dutzend der ausgestorbenen Verwandten der Elefanten auszugraben.

„Das Wachstum und die Entwicklung des Tieres sowie seine Geschichte der sich ändernden Landnutzung und des sich ändernden Verhaltens – all diese Geschichte ist in der Struktur und Zusammensetzung des Stoßzahns erfasst und aufgezeichnet“, sagte Fisher, Professor für Erd- und Umweltwissenschaften , Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie und Kurator am UM Museum of Paleontology.

Die Analysen des Teams ergaben, dass das ursprüngliche Verbreitungsgebiet des Büsching-Mastodons wahrscheinlich in Zentral-Indiana lag. Wie moderne Elefanten blieb der junge Mann in der Nähe seines Zuhauses, bis er sich als Heranwachsender von der von Weibchen geführten Herde trennte.

Als alleinstehender Erwachsener reiste Buesching weiter und häufiger und legte den Forschern zufolge oft fast 20 Meilen pro Monat zurück. Außerdem variierte seine Landschaftsnutzung mit den Jahreszeiten, einschließlich einer dramatischen Ausdehnung nach Norden in eine Region, die nur im Sommer geöffnet war und Teile des Nordostens von Indiana umfasste – die mutmaßlichen Paarungsgründe.

„Jedes Mal, wenn Sie in die warme Jahreszeit kommen, ging das Büsching-Mastodon wiederholt an denselben Ort – bam, bam, bam. Die Klarheit dieses Signals war unerwartet und wirklich aufregend“, sagte Miller, der ähnliche Isotopentechniken verwendet hat Studieren Sie die Migration von Karibus in Alaska und Kanada.

Unter rauen pleistozänen Klimazonen waren Migration und andere Formen der saisonal gemusterten Landschaftsnutzung wahrscheinlich entscheidend für den Fortpflanzungserfolg von Mastodons und anderen großen Säugetieren. Laut der neuen Studie ist jedoch wenig darüber bekannt, wie ihre geografische Reichweite und Mobilität saisonal schwankte oder sich mit der Geschlechtsreife veränderte.

Aber Techniken zur Analyse der Verhältnisse verschiedener Formen oder Isotope der Elemente Strontium und Sauerstoff in alten Stoßzähnen helfen Wissenschaftlern, einige dieser Geheimnisse zu lüften.

Mastodons, Mammuts und moderne Elefanten, die zu einer Gruppe großer Säugetiere mit flexiblem Rüssel gehören, die Rüsseltiere genannt werden, haben längliche obere Schneidezähne, die als Stoßzähne aus ihrem Schädel hervortreten. In jedem Lebensjahr des Tieres lagern sich neue Wachstumsschichten auf den bereits vorhandenen ab, die in abwechselnd hellen und dunklen Bändern abgelegt werden.

Die jährlichen Wachstumsschichten in einem Stoßzahn ähneln in gewisser Weise den Jahresringen eines Baums, außer dass sich jede neue Stoßzahnschicht nahe der Mitte bildet, während neues Wachstum in Bäumen in einer Zellschicht neben der Rinde auftritt. Die Wachstumsschichten in einem Stoßzahn ähneln einem umgedrehten Stapel Eistüten, wobei der Todeszeitpunkt an der Basis und der Geburtszeitpunkt an der Spitze aufgezeichnet sind.

Mastodons waren Pflanzenfresser, die Bäume und Sträucher fraßen. Während sie wuchsen, wurden chemische Elemente in ihrer Nahrung und ihrem Trinkwasser in ihr Körpergewebe eingebaut, einschließlich der anmutig spitz zulaufenden, ständig wachsenden Stoßzähne.

In der neu veröffentlichten Studie konnten die Forscher anhand von Strontium- und Sauerstoffisotopen in Wachstumsschichten von Stoßzähnen Bueschings Reisen als Jugendlicher und als reproduktionsaktiver Erwachsener rekonstruieren. 36 Proben wurden aus den Jugendjahren (während und nach dem Verlassen der matriarchalischen Herde) und 30 Proben aus den letzten Lebensjahren des Tieres entnommen.

Mit einem winzigen Bohrer, der unter einem Mikroskop betrieben wird, wurde ein halber Millimeter vom Rand der einzelnen Wachstumsschichten abgeschliffen, die jeweils einen Zeitraum von ein bis zwei Monaten im Leben des Tieres bedeckten. Das bei diesem Mahlvorgang entstehende Pulver wurde gesammelt und chemisch analysiert.

Die Verhältnisse von Strontiumisotopen im Stoßzahn lieferten geografische Fingerabdrücke, die mit bestimmten Orten auf Karten abgeglichen wurden, die zeigten, wie sich Strontium in der Landschaft verändert. Sauerstoffisotopenwerte, die starke jahreszeitliche Schwankungen zeigen, halfen den Forschern, die Jahreszeit zu bestimmen, in der sich eine bestimmte Stoßzahnschicht gebildet hat.

Da sowohl Strontium- als auch Sauerstoffisotopenproben aus denselben engen Wachstumsschichten entnommen wurden, konnten die Forscher spezifische Rückschlüsse darauf ziehen, wohin Büsching zu verschiedenen Jahreszeiten gereist ist und wie alt er bei jeder Reise war.

Dann wurden Isotopendaten der Stoßzähne in ein räumlich explizites Bewegungsmodell eingegeben, das von Miller und seinen Kollegen entwickelt wurde. Das Modell ermöglichte es dem Team abzuschätzen, wie weit sich das Tier bewegte und wie wahrscheinlich es war, dass es sich zwischen den Kandidatenstandorten bewegte – etwas, das in früheren Studien über die Bewegungen ausgestorbener Tiere fehlte.

„Das Gebiet der Strontiumisotopen-Geochemie ist ein wirklich aufstrebendes Werkzeug für die Paläontologie, Archäologie, historische Ökologie und sogar die forensische Biologie. Es floriert“, sagte Miller. „Aber wir haben wirklich nur an der Oberfläche dessen gekratzt, was uns diese Informationen sagen können.“

Fisher und Miller sagten, der nächste Schritt in ihrem Mastodon-Forschungsprojekt sei die Analyse der Stoßzähne eines anderen Individuums, entweder eines anderen Männchens oder eines Weibchens.

Die anderen Autoren der PNAS Studie sind Brooke Crowley und Bledar Konomi von der University of Cincinnati sowie Ross Secord vom Nebraska State Museum und der University of Nebraska-Lincoln.