Weten wat uitgestorven dieren aten, is al lang bepaald door koolstofisotopen te analyseren die in fossiele tanden zijn opgesloten. Gedurende twee decennia, een belangrijke isotoopwaarde in deze vergelijkingen is verondersteld hetzelfde te zijn voor alle plantenetende zoogdieren, maar nieuw onderzoek onder leiding van Julia Tejada-Lara van het American Museum of Natural History en Columbia University, en gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de Royal Society B , spreekt die veronderstelling tegen, onthullend dat de waarde verandert met de lichaamsgrootte.

Het afleiden van het dieet van uitgestorven gewervelde dieren hangt traditioneel af van anatomische gegevens voor een soort, bijvoorbeeld de vorm van tanden, de hoogte en mate van slijtage van tandglazuur, en de configuratie van de schedel en de kaak. Maar meer recentelijk onderzoekers begonnen met behulp van stabiele koolstofisotoopanalyses (δ13C) om direct te bepalen welk voedsel uitgestorven herbivoren aten terwijl ze leefden. Stabiele koolstofisotopen, die zich in specifieke verhoudingen vormen in planten, worden bewaard in de lichaamsweefsels van de dieren die die planten eten. Door monsters te nemen van de botten van het dier, tanden, teennagels, of ander biologisch materiaal, paleontologen kunnen de soorten planten bepalen die individuele dieren aten, hoe verschillende soorten hulpbronnen in dezelfde habitat hebben opgesplitst, en zelfs algehele regenval of andere omgevingskenmerken.

"Stabiele koolstofisotoopstudies zijn nu een essentieel onderdeel van onze wetenschappelijke toolkits, het informeren van een breed scala aan paleontologische en geologische onderwerpen, van roofdier-prooi-interacties tot oude schattingen van regenval, " zei John Flynn, een co-auteur van de studie en de Frick-conservator van fossiele zoogdieren in de afdeling paleontologie van het museum. "Het toepassen van onze nieuwe formules die rekening houden met lichaamsgrootte-effecten is essentieel voor een nauwkeuriger begrip van de geschiedenis van diverse soorten, ecosystemen, en klimaten in de geschiedenis van de aarde."

Zoals een dier koolstof uit zijn dieet opneemt in zijn lichaamsweefsel, een reeks fysiologische processen beïnvloedt hoeveel van en in welke verhoudingen de koolstofisotopen daadwerkelijk worden geabsorbeerd. Gebaseerd op studies van koeien en andere grote hoefdieren, wetenschappers hebben algemeen aangenomen dat de skeletweefsels van alle plantenetende zoogdieren "verrijkt" zijn met ongeveer 14 promille (14 delen op duizend) in stabiele koolstofisotopen in verhouding tot het voedsel dat ze eten. die constante, de verrijkingswaarde genoemd, is een essentieel onderdeel van de vergelijking die wetenschappers gebruiken voor geochemische analyses van dierlijke voeding. Maar Tejada-Lara, een afgestudeerde student aan het Museum en aan de afdeling Aard- en Milieuwetenschappen aan de Columbia University, die luiaards bestudeerde, was verdacht dat er iets over het hoofd werd gezien met deze one-size-fits-all vergelijking.

"Door één enkele waarde te gebruiken voor alle herbivoren van zoogdieren, van kleine apen tot gigantische olifanten, leek me een grote aanname, " zei Tejada-Lara, de hoofdauteur van de studie. "Ik besloot om de verrijkingswaarde van levende en fossiele luiaards nader te bekijken, omdat ze op een aantal eigenschappen uitbijters zijn in vergelijking met plantenetende zoogdieren als geheel."

In samenwerking met de Huachipa Zoo in Lima, Peru, Tejada-Lara bemonsterde het voedsel en tandstof - verzameld tijdens routinematige veterinaire tandheelkundige zorg - van twee soorten moderne luiaards:de drievingerige luiaard (Bradypus variegatus) en de tweevingerige luiaard (Choloepus hoffmanni). De geanalyseerde luiaards kregen van jongs af aan een gecontroleerd en vast dieet, waardoor onderzoekers de hoeveelheid stabiele koolstofisotoop die ze binnenkrijgen direct kunnen meten. Toen de onderzoekers de koolstofisotoopverrijkingswaarde berekenden op basis van monsters genomen uit de tanden van de luiaards, ze bepaalden dat het 10 promille was voor drievingerige luiaards en 12 promille voor tweevingerige luiaards.

Vervolgens maten ze de verrijkingswaarde voor de gigantische uitgestorven grondluiaard Mylodon darwinii, die tot ongeveer 10 jaar in Zuid-Amerika woonde, 000 jaar geleden. Door monsters te nemen van de mest die is teruggevonden met het fossiel en de tanden van het monster, de onderzoekers bepaalden dat het tandweefsel was verrijkt met ongeveer 15,5 promille in verhouding tot de verhoudingen in de koolstof in de voeding.

"Dat is ongeveer 5 promille variatie binnen een enkele groep zoogdieren, "Zei Tejada-Lara. "Dat kan een groot verschil maken bij de interpretatie van onderzoeksresultaten, inclusief het potentieel van deze ontdekking om meer precisie te geven over hoe de evolutie van het dieet in onze eigen lijn is geëvolueerd, omdat primaten kleine en grote soorten omvatten."

De onderzoekers combineerden de luiaardgegevens met verrijkingswaarden die waren berekend voor een reeks andere herbivoren van zoogdieren met bekende diëten, van veldmuizen tot varkens tot giraffen, en vond een dramatisch duidelijk patroon:de verrijkingswaarde neemt over het algemeen toe samen met de lichaamsgrootte. Ze ontdekten dat bij 9,1 promille, de huismuis (Mus musculus) had de laagste waarde van de gemeten, en de uitgestorven luiaard Mylodon had de grootste waarde. Op basis van deze studie, het onderzoeksteam heeft nieuwe modellen voorgesteld van hoe koolstof wordt opgenomen in planteneters bij zoogdieren, van voedsel tot tanden, voor het wetenschappelijke veld om te integreren in hun studies van moderne en oude dieren en ecosystemen.

De studie vond ook een ander patroon van verrijking, afhankelijk van de samenstelling van het spijsverteringskanaal van een dier, met name of het dier een voordarm- of achterdarmvergister is. Zoals het blijkt, de gigantische grondluiaard Mylodon was een voordarmvergister die enorme hoeveelheden methaan produceerde.