290 miljoner år gamla fossiliserade spyor

brandon researcher helps uncover: regurgitalite from the Bromacker

En forskare vid Brandon University hjälper till att avslöja en nästan 290 miljoner år gammal regurgitalit – fossiliserade spyor – som grävdes ut vid fossilfyndplatsen Bromacker i centrala Tyskland och beskrevs denna vecka i en expertgranskad artikel i Scientific Reports. Fyndet, som Dr. Mark MacDougall vid Brandon University är medförfattare till, är det tidigaste bekräftade exemplet på en måltid uppkastad av ett rovdjur från ett helt landbaserat ekosystem. Eftersom exemplaret bevarar delvis smälta ben i ett ordnat kluster kan forskare tyda födobeteende och relationer mellan rovdjur och bytesdjur på ett sätt som ben spridda på marken sällan tillåter.

brandon researcher helps uncover feeding behaviour in early Permian ecosystems

Regurgitaliten är viktig eftersom den dokumenterar en enskild födohändelse – och konsekvenserna av den – snarare än de ackumulerade lämningar som utgör många fossilsamlingar. Med hjälp av högupplöst datortomografi (CT-skanning) kartlade teamet dussintals benfragment i massan och identifierade lämningar som kan tillskrivas minst tre olika typer av byten: en liten reptil, ett snabbt ödliknande ryggradsdjur och en bit från ett mycket större växtätande djur. Detta blandade innehåll, i kombination med benens storlek och inriktning, pekar på ett topprovdjur – möjligen en släkting till pelycosaurier i Dimetrodon-graden – som svalde mer än det kunde hantera och senare spydde upp en del av sin måltid.

Methods and evidence

Forskarna tog sig an exemplaret med en rad icke-förstörande tekniker. Datortomografi skapade en virtuell tredimensionell karta över benens positioner och former inuti stenen, vilket gjorde det möjligt för teamet att sortera överlappande fragment och testa om ansamlingen återspeglade packning i magen snarare än en slumpmässig ackumulering. Kemiska analyser av det omgivande sedimentet och mineralbeläggningar runt fragmenten avslöjade en sammansättning som skiljer sig från vanlig matris, ett mönster som stämmer överens med diagenetiskt förändrat maginnehåll snarare än vanligt begravningssediment. Sammantaget – benens inriktning, den blandade taxonomiska signalen och de geokemiska avvikelserna – stöder dessa bevis tolkningen att objektet är en regurgitalit.

How researchers date and identify the specimen

Åldern som tillskrivs regurgitaliten härrör från det etablerade geologiska sammanhanget vid Bromacker-fyndplatsen, en fossilrik horisont vars sediment korreleras med bergarter som är omkring 290 miljoner år gamla. Det stratigrafiska ramverket – byggt på årtionden av fältarbete vid Bromacker och regionala korrelationer – utgör den tidsmässiga förankringen. Identifieringen av benen inuti skedde genom jämförande anatomi: skannade fragment jämfördes med kända skelettdelar från Bromacker-faunan och närbesläktade taxa från perm. När ben av olika storlekar och morfologier hittas tillsammans och är inriktade i en kompakt massa, hjälper de anatomiska matchningarna och de rumsliga sambanden paleontologer att skilja en svald och uppkastad måltid från en blandning av ben som levererats genom andra tafonomiska processer.

Regurgitalite versus coprolite

Fossiliserade spyor (regurgitalit) och fossiliserad avföring (koprolit) dokumenterar olika delar av ett djurs matsmältningsprocess och bevarar därför olika typer av information. Regurgitaliter tenderar att innehålla mer robusta, mindre tuggade föremål – som ben, fjäll eller växtfragment – som rovdjuret inte kunde smälta eller valde att stöta bort. De uppvisar ofta en orienterad packning av delarna och saknar den homogeniserade matris som är typisk för koproliter. Koproliter innehåller vanligtvis mer grundligt bearbetat material, inklusive krossat ben, mineraliserade organiska rester och en kompakt fekal matris. I det här fallet var inriktningen och den relativa bristen på matsmältningsslitage på många ben avgörande ledtrådar för att massan hade spytts upp snarare än exkreterats.

What the fossilised meal reveals about ancient diets and ecosystems

Enskilda regurgitaliter är sällsynta men vetenskapligt värdefulla eftersom de kopplar en konsument direkt till den konsumerade. Detta exemplar öppnar ett fönster mot vad ett enskilt rovdjur åt på en enda dag för nästan 300 miljoner år sedan, vilket ger paleontologer en ögonblicksbild av trofiska interaktioner snarare än statistiska slutsatser från isolerade ben. Förekomsten av flera typer av byten i en massa tyder på opportunistiskt födosök med en blandad kost – små ryggradsdjur plus delar av större växtätare – och visar att komplexa rovdjursstrategier, inklusive selektiv utstötning av osmältbara delar, redan fanns i landekosystem under perm. Ett sådant beteende har moderna paralleller: dagens rovfåglar, ugglor och vissa reptiler stöter regelbundet ut osmältbara rester som spybollar; fossilet visar en forntida motsvarighet till den ekologiska strategin.

Techniques used to study fossilized regurgitated material

Utöver datortomografi och jämförande anatomi kombinerar forskarlag som studerar regurgitaliter mikrofotografering, mikromorfologi och elementanalys för att karakterisera bevarade vävnader och mineralersättningar. CT-skanningar gör det möjligt för forskare att digitalt dissekera massan, isolera fragment och rekonstruera sannolika anatomiska positioner. Geokemiskt arbete kan identifiera mineralfaser och spårämnen som koncentrerats av matsmältningsvätskor, medan tunna snitt och mikroskopi avslöjar om benytor bär spår av frätning från magsyra eller slitage. Genom att lägga dessa oberoende bevislinjer på varandra kan paleontologer gå från en rimlig förklaring till en robust tolkning av att en massa är uppkastat material snarare än en slumpmässig benansamling.

Context and continuing discoveries at Bromacker

Bromacker-fyndplatsen har gett upphov till en rad exceptionellt välbevarade landlevande fossil som belyser tidigt liv på land. Platsen är känd för att bevara inte bara ben utan även avtryck av mjuka vävnader och hud, egenskaper som vanligtvis bryts ner före fossilisering. Dr. MacDougall och hans kollegor har nyligen beskrivit några av de äldsta kända avtrycken av reptilfjäll från samma fyndighet, vilket understryker Bromackers roll som en källa till beteendemässiga och integumentära data, inte bara skelettrester. Tillsammans hjälper dessa fynd paleontologer att rekonstruera en rikare och mer detaljerad bild av ekosystemen vid en tidpunkt då ryggradsdjurens liv befästes på land.

Dr. Mark MacDougall – forskaren vid Brandon University som hjälper till att avslöja dessa fossil – betonar hur sällsynt denna typ av direkta kostbevis är. Han noterar att eftersom hud och andra känsliga avtryck vanligtvis går förlorade genom nedbrytning, erbjuder fyndet av både integumentära detaljer och en bevarad regurgitalit vid Bromacker ovanligt kompletta ögonblicksbilder av organismers biologi och interaktioner. Denna kombination av beteendemässiga och anatomiska data stärker ekologiska modeller för avlägsna tidsåldrar och informerar om hur forskare tolkar fossilfyndigheter på andra håll.

Broader significance and next steps

Utöver nyhetsvärdet i att vara den äldsta rapporterade landbaserade regurgitaliten, understryker exemplaret en generell poäng: beteenden vi betraktar som moderna har djupa evolutionära rötter. Förmågan att stöta bort osmältbara delar, och de ekologiska tryck som gör detta adaptivt, fanns på plats för hundratals miljoner år sedan. Framtida arbete kommer att utöka jämförande skanningar av liknande massor, söka på andra platser efter förbisedda regurgitaliter och förfina geokemiska fingeravtryck som skiljer magbearbetat material från vanligt sediment. Bromacker-exemplaret kommer också att undersökas på nytt som en del av pågående fältsäsonger och laboratoriestudier, och det kommer sannolikt att dyka upp i bredare morfologiska och isotopstudier som syftar till att rekonstruera näringsvävar från perms landbaserade register.

För både allmänheten och forskare är fyndet en påminnelse om att även till synes märkliga eller oglamorösa föremål – en klump sten som en gång passerade genom en forntida strupe – kan skriva om detaljer i sedan länge begravda ekologier. När forskarlag fortsätter att tillämpa modern bildbehandling och kemiska metoder på klassiska fossilfyndplatser kan fler beteendemässiga fossil komma i dagen och berika vår förståelse av livets djupa förflutna.

Sources

• Scientific Reports (forskningsartikel som beskriver regurgitaliten från Bromacker)
• Brandon University (forskaren Dr. Mark MacDougall och tillhörande pressmaterial)
• Bromacker fossil locality research groups (stratigrafiska och paleontologiska studier i centrala Tyskland)