新的研究有助于古生物学家了解马化石和那些记录中缺失的化石

许多人认为马第一次来到美洲是在大约500年前西班牙探险家把它们带到这里的时候。事实上，最近的研究已经证实，在美国西南部和大平原，与人类有关联的马起源于欧洲

但那不是北美的第一匹马。马科包括驯养的马、驴以及斑马及其亲属，实际上原产于美洲。化石记录揭示了5000多万年前马在这里的起源，以及大约1万年前最后一次冰河时期马在整个美洲的灭绝

我们是古生物学家，专注于研究各种类型的化石，包括古代马。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差距，以推断更多关于哪些马物种真的生活在佛罗里达州的一个古老栖息地，哪些没有生活在那里。

马是随着生态系统的变化而进化的

几个世纪以来，人们一直在北美各地收集马化石。由于马化石在整个大陆都很丰富和广泛，科学家们经常指出马科的长跨度是长期进化变化的证据

像我们这样研究已灭绝哺乳动物的古生物学家，几乎从来没有找到完整的骨骼。相反，我们专注于耐用的牙齿化石，这有助于我们了解古代饮食，以及四肢化石，这也有助于阐明这些动物是如何运动的

马是吃东西的机器。在今天的野外，它们主要以不提供太多营养的草为食，因此需要大量食用才能生存。现代马及其祖先的大牙齿主要适合在砂砾草上吃草。它们取代了更原始的马的较小牙齿，这些马适应在柔软的树叶植被上觅食

我们通过研究马牙齿上独特的微观划痕、凹坑和其他磨损模式，了解了数百万年前马吃了什么，这些划痕、凹坑是古代马咀嚼植物性食物时产生的。对牙齿化石中保存的碳的分析表明，共存的马以不同的植物为食；一些人在灌木丛和树上的树叶上觅食，一些人在草地上吃草，还有一些人是混合喂养者

牙齿形状的变化追踪了北美主要植被类型的变化，从热带森林到开阔草原的大扩张。随着数百万年来气候和植物群的变化，马从主要居住在森林中的浏览器转变为主要开放的乡村食草动物。它们的牙齿和进食方式适应了环境

在马的脚上可以看到另一种适应。现代马的每只脚上都有一个有蹄的脚趾。许多已灭绝的马化石&mdash；今天马的古代祖先&mdash；每只脚有三个脚趾。每只细长脚上的单脚趾有利于快速、持续地奔跑以躲避捕食者，也有利于长距离的季节性迁徙。更古老的三趾足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对栖息地变化的反应

但即使环境发生了变化，一个不同的物种也没有在一夜之间完全取代另一个。北美的化石记录记录了数百万年前多种马物种共存于古代景观上的时期。物种大小不同，牙齿适合咀嚼不同的植物，所以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，而另一些物种更适合草原

了解佛罗里达州的化石记录

古生物学家已经在佛罗里达州收集马化石超过125年了。我们工作的佛罗里达大学佛罗里达自然历史博物馆拥有来自全州1000多个地点的70000多个马化石标本

我们的一个更丰富的化石遗址，蒙特布鲁克，提供了一个580万年前的古老河床的一瞥。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，以及数百块马化石的骨头和牙齿

尽管佛罗里达州其他地方已知有六种马，但到目前为止，我们在蒙特布鲁克只发现了四种。这种数量较少的马让我们感到困惑，所以我们决定进行调查。这两种“失踪”的马真的不住在蒙特布鲁克吗？还是科学家们还没有发现它们的化石

我们设计了一个理论模型，将只有四种马的蒙特布鲁克与佛罗里达州其他六种马的化石进行比较。我们的计算机使用一种科学家称之为“自举”的统计技术，基本上模拟了随着时间的推移化石的持续收集。我们根据所有六个地点的化石物种计数，生成了1000个理论化石收集事件，以预测收集蒙特布鲁克目前失踪物种的概率

我们的模拟结果表明，蒙特布鲁克的两个失踪马种因不同原因缺席。其中一匹马很可能真的缺席了；另一个可能仍有待进一步挖掘

探索化石记录中的“空白”

知道一个物种不存在与知道一个生物何时出现在化石遗址同样重要。缺席可能是改变人口动态的潜在生态和生物驱动因素的指标。再加上其他类型的分析，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·达尔文提出他的进化论以来，科学家们就知道化石记录是不完整的，这导致了我们对古代历史和进化变化的了解存在差距。