钙同位素揭示莫里森组卡内基采石场恐龙群落的生态位分化

【编辑推荐】研究人员通过稳定钙同位素(δ44/40Ca)分析莫里森组卡内基采石场五种恐龙牙齿釉质，首次证实晚侏罗世巨型蜥脚类恐龙通过食物资源分化实现生态位分配。研究发现Camarasaurus与Camptosaurus食性差异显著，Diplodocus则呈现广食性特征，顶级掠食者Allosaurus为机会主义肉食者。该研究为理解中生代陆地生态系统演化提供了创新性同位素证据。

　　

晚侏罗世莫里森组保存了地球历史上最壮观的恐龙群落，其中卡内基采石场以同时存在五种巨型蜥脚类恐龙而闻名。这些体长超过20米的庞然大物如何共享有限资源，一直是古生态学领域的未解之谜。传统观点认为恐龙通过垂直分层取食（即不同高度采食）实现共存，但缺乏直接证据。更令人困惑的是，顶级掠食者异特龙(Allosaurus)如何在这些巨型植食者中维持生存策略。

为解答这些问题，研究人员选择钙同位素(δ^44/40Ca)这一创新性指标开展研究。钙同位素在生物apatite（生物磷灰石）中稳定性极强，能有效反映食物链中的营养级关系。研究团队从犹他州恐龙国家纪念公园采集了五种古生物牙齿釉质样本，包括异特龙(Allosaurus)5个、圆顶龙(Camarasaurus)4个、弯龙(Camptosaurus)2个、梁龙(Diplodocus)5个及鳄形类Eutretauranosuchus1个。通过热电离质谱仪(TIMS)分析发现，植食性恐龙δ^44/40Ca值显著高于肉食者，其中圆顶龙(-0.24±0.10‰)与弯龙(0.02±0.13‰)存在统计学差异，证实二者采用不同食性策略。令人意外的是，梁龙δ^44/40Ca值(-0.33±0.11‰)介于二者之间，显示其可能采取混合采食策略。

在方法学层面，研究团队重点把控三个关键技术环节：首先严格选择牙齿釉质样本以规避成岩作用影响；其次采用微钻取样结合TIMS高精度测定；最后通过统计学分析验证组间差异显著性。特别值得注意的是，所有样本均来自地质年代明确的早提通期沉积层，确保生态信号的时空一致性。

研究结果揭示多个突破性发现：

1. 生态位分配模式：体型差异显著的圆顶龙（高冠齿）与弯龙（低冠齿）具有显著不同的δ^44/40Ca值，推翻传统"采食高度决定论"，证实植物种类而非采食高度是驱动钙同位素分馏的主因。
2. 梁龙的广食性特征：梁龙同位素特征同时覆盖圆顶龙和弯龙范围，暗示其可能采取"混搭式"采食策略，这种生态弹性或是蜥脚类成功演化的重要因素。
3. 异特龙的捕食策略：异特龙δ^44/40Ca值(-0.65±0.19‰)与植食者存在1.13‰级差，符合"纯肉食"特征，排除了其经常啃食骨骼的可能性，印证了其"撕咬专家"的形态学推断。

讨论部分指出，这项研究首次将钙同位素应用于中生代陆地生态系统重建，证实莫里森组恐龙通过多维度的资源分割实现共存：既包含植食者的食性分化，也涵盖捕食者的营养级特化。特别重要的是，δ^44/40Ca数据表明蜥脚类恐龙的生态策略比预想的更为复杂——梁龙可能通过拓宽食物谱避免与圆顶龙直接竞争，而异特龙则展现出顶级掠食者的适应性策略。这些发现不仅为理解恐龙时代生态系统运作提供了新视角，也为现代生物多样性保护研究提供了深时尺度参照。该成果发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》，标志着稳定同位素技术在古生态学应用的重要突破。