许多人认为，大约 500 年前，西班牙探险家将马带到了美洲。事实上，最近的研究已经证实，马的起源是欧洲，与美国西南部和大平原的人类有关。
但这些并不是北美的第一批马。马科(Equidae)实际上原产于美洲，其中包括驯化的马和驴以及斑马及其亲属。化石记录揭示了马的起源于五千万年前，以及它们在大约一万年前的最后一个冰河时期在整个美洲灭绝。
我们是古生物学家 ，主要研究各种类型的化石，包括古马。我们最近的工作使用计算机统计数据来分析化石记录中的空白，以更多地推断出哪些马种确实生活在佛罗里达州的一个古老栖息地中，哪些没有生活过。
马随着生态系统的变化而进化
几个世纪以来，人们一直在北美各地收集马化石。由于马化石丰富且遍布整个大陆，科学家经常将马家族的跨度之长作为长期进化变化的证据。
像我们这样研究灭绝哺乳动物的古生物学家几乎从未发现完整的骨骼。相反，我们关注的是耐用的牙齿化石，这有助于我们了解古代饮食，以及化石四肢，这有助于阐明这些动物是如何移动的。
马是进食机器。在今天的野外，它们主要以不能提供太多营养的草为食，因此它们需要消耗大量的草才能生存。现代马及其祖先的大牙齿主要适合在沙质草地上吃草。它们取代了更原始的马的较小牙齿，这些马适合吃软叶植物。
通过研究古代马咀嚼植物性食物时牙齿上独特的微观划痕、凹坑和其他磨损图案，我们知道数百万年前马吃什么。对化石牙齿中保存的碳的分析表明，共存的马种吃不同的植物。有些以灌木和树木的叶子为食，有些以草为食，还有一些是混合饲养的。
牙齿形状的变化追踪了北美主要植被类型的变化，从热带森林到后来让位于开阔草原的大面积扩张。随着数百万年来气候和植物区系的变化，马从主要居住在森林中的食草动物转变为主要在开阔地区的食草动物。它们的牙齿和进食方式适应了环境。
另一种适应在马的脚上可见。现代马的每只脚上都有一个蹄状脚趾。许多灭绝的马化石——当今马的远古祖先——每英尺有三个脚趾。每只细长的脚上的单脚趾有利于快速和持续的奔跑以躲避捕食者和长途季节性迁徙。更古老的三趾脚可以在不稳定或潮湿的地面上提供稳定性。从三个脚趾到一个脚趾的适应可能是为了应对栖息地的变化。
但即使环境发生了变化，一个独特的物种也不会在一夜之间完全取代另一个物种。北美的化石记录记录了数百万年前，当时多种马在古代景观中共存。物种大小不同，并且具有咀嚼不同植物的牙齿，因此它们不会直接竞争相同的食物。这些古老生态系统中的不同栖息地可能有一些物种更适应森林，而另一些物种更适应草原。
了解佛罗里达州的化石记录
125 年来，古生物学家一直在佛罗里达州收集马化石。我们所在的佛罗里达大学佛罗里达自然历史博物馆拥有来自全州一千多个地点的 70,000 多件马化石标本。
蒙特布鲁克 (Montbrook) 是我们化石较多的地点之一，在这里可以一睹 580 万年前的古老河床。它保存了30多种已灭绝的哺乳动物，包括犀牛、大象和食肉动物，以及数百块马的骨头和牙齿化石。
尽管佛罗里达州其他地方已知有六种马，但迄今为止我们在蒙特布鲁克只发现了四种。马的种类数量如此之少让我们感到困惑，因此我们决定进行调查。这两种“失踪”的马种是否真的没有生活在蒙特布鲁克，或者科学家只是还没有发现它们的化石遗骸?
我们设计了一个理论模型，将只有四种马的蒙特布鲁克与包含所有六种马的佛罗里达州其他化石地点进行比较。使用科学家称之为“引导”的统计技术，我们的计算机基本上模拟了随着时间的推移持续的化石收集。我们根据所有六个地点的化石物种计数生成了 1,000 个理论化石收集事件，以预测收集目前在蒙特布鲁克缺失的物种的概率。
我们的模拟结果表明，蒙特布鲁克的两种失踪马种由于不同的原因而消失。其中一匹马可能真的不存在;另一个可能仍需进一步挖掘才能发现。
探索化石记录中的“空白”
了解某个物种是否存在与了解某个物种何时出现在化石地点同样重要。缺勤可能是改变人口动态的潜在生态和生物驱动因素的指标。与其他类型的分析相结合，研究人员可以将这种预测模型应用于许多化石物种和古代景观。
自从查尔斯·达尔文提出进化论以来，科学家们就知道化石记录是不完整的，导致我们对远古过去和进化变化的认识存在空白。古生物学家面临着解释这些差距的挑战，包括哪些物种存在或不存在于特定的化石地点。
间隙可能是由某些材料造成的，例如牙齿和贝壳，它们通常比多孔骨更耐用，比其他材料更容易变成化石。同样，石化过程中不同的化学条件，甚至在特定地点收集化石所花费的时间，都可能导致知识的缺乏。
幸运的是，马牙化石保存得很好，而且很常见。随着新发现的出现，例如我们在佛罗里达州正在进行的挖掘中的发现，它们将有助于澄清和缩小化石记录中的空白。
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