Adaptations of the Turkana Basin pigs (Suidae) to changing environments in the Plio-Pleistocene: tooth wear, diets and habitats

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4918-3
Title: Adaptations of the Turkana Basin pigs (Suidae) to changing environments in the Plio-Pleistocene: tooth wear, diets and habitats
Author: Rannikko, Janina
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography
Doctoral Programme in Geosciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019-05-20
Belongs to series: Department of Geosciences and Geography A - URN:ISSN:1798-7911
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4918-3
http://hdl.handle.net/10138/301449
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: This thesis focuses on experimental dental wear research and the palaeoecology of suids (Mammalia: Suoidea, pigs) of the late Miocene to Pleistocene (ca. 8-0.7 Ma) Turkana Basin, situated in present-day northern Kenya and southern Ethiopia. Most of the present-day suids are omnivorous, medium-sized, and inhabit forest or dense vegetation environments. An exception is the warthog in Africa, which is adapted to an open environment and mainly consumes grasses. What seems to be an exception today, appeared more commonly in the past. During the Plio-Pleistocene at least three different dominant suid genera within two different subfamilies in Africa (Notochoerus, Metridiochoerus and Kolpochoerus) consequently adapted towards grass-eating. Suids in the Plio-Pleistocene Turkana Basin lived in the same environments as early hominins. An omnivorous lifestyle and bunodont cheek tooth morphology describes both groups, but during the Plio-Pleistocene the suids rapidly evolved towards species adapted to abrasive food items, while hominins retained their bunodont tooth morphology. To better understand relationships between diets and dental wear patterns, an experimental dental wear study with a mechanical chewing machine was conducted. The aim was to investigate dental wear and enamel microwear patterns generated by different diets. The results showed that microwear patterns could not be distinguished between graze and browse diets, but the wear rate was higher in the grass diet than in the browse diet. In addition to the study of the fundamental dental wear, this thesis focuses on the relative abundance and diet preferences of the Turkana Basin suids. In the second study the relative abundance of four suid genera in the Turkana Basin from the late Miocene (ca. 8 Ma) to the late Pleistocene (ca. 0.7 Ma) was investigated in relation to the changing environment. The mostly unimodal patterns of the relative abundances, and the fact that the peak times of the genera were not overlapping, suggest that each genera had its own time of success in the Turkana Basin area. Finally, the dental surface topography of extant suids and African fossil suids was analysed to link the dental topography to specific diet preferences. The dietary ecologies of the present-day suids were possible to connect to their dental surface topography. Diets of the Plio-Pleistocene Turkana Basin suids were examined in relation to the present-day suids and Miocene suids. In terms of their dental topography, two of the extinct Turkana Basin suids appeared the most similar to the warthog, and two had similarities with both the warthog and the omnivorous suids. The results of this thesis extend scientific knowledge about the palaeoecology of the Turkana Basin Plio-Pleistocene suids, using the most extensive fossil database of the Turkana Basin as well as novel dental analysis methods: dental topography analyses were used extensively for the first time for suids and the chewing machine experiments were unique at the time in dental wear research.Tämä väitöskirja keskittyy kokeelliseen hampaiden kulumistutkimukseen sekä nykyisen Kenian pohjoisosissa ja Etiopian eteläosissa sijaitsevan Turkanan altaan alueella esiintyneiden sikojen paleoekologiaan mioseenin lopulta pleistoseeniin (noin 8-0.07 Ma). Suurin osa nykyisin elävistä sioista (Suidae, Mammalia) on kaikkiruokaisia, keskikokoisia, metsässä tai muutoin tiheän kasvillisuuden seassa eläviä sorkkaeläimiä. Pahkasika (Phacochoerus) on kuitenkin poikkeus; pahkasiat elävät Afrikan avoimilla heinätasangoilla ja käyttävät pääravintonaan heinää. Plio-pleistoseenin aikaisessa Afrikassa oli kolme eri sikalinjaa (Nyanzachoerus-Notochoerus, Kolpochoerus ja Metridiochoerus), joiden arvellaan sopeutuneen avoimiin ympäristöihin ja heinän hyödyntämiseen ravintona pahkasian tapaan. Isotooppianalyysit hampaiden kiilteestä ovat osoittaneet, että kaikki nämä sikalinjat siirtyivät vähitellen sekaruokavaliosta kohti heinänsyöntiä. Myös niiden poskihampaiden kruunun korkeus kasvoi ja hampaan nystyjen määrä lisääntyi. Muinaiset siat ja ihmisten sukulaiset asuivat samoissa elinympäristöissä Turkanan altaan alueella plio-pleistoseenin aikana. Sekasyönti ja hampaiden muoto yhdistävät monia sika- ja ihmislajeja. Afrikassa siat kuitenkin kehittyivät plio-pleistoseenin aikana nopeasti lajeiksi, jotka olivat sopeutuneet syömään kuluttavaa ruokaa. Väitöskirjatutkimuksessani tein kokeellista tutkimusta mekaanisella purulaitteella tutkiakseni erilaisten ruokavalioiden aiheuttamaa hampaiden kokonaiskulumista ja mikrokuvioinnin syntyä. Mikroskooppiset kulumisjäljet eivät olleet merkitsevästi erilaista heinän ja lehtevän ruokavalion välillä, mutta heinä aiheutti suuremman hampaan kokonaiskulumisen. Sen lisäksi hiekkaa sisältävä ruokavalio kulutti hammasta paljon. Hampaankulumistutkimuksen lisäksi keskityin Turkanan alueen sikojen ekologiaan. Toisessa tutkimuksessani perehdyin eri sikalajien runsauteen eri aikoina myöhäis-mioseenin ja pleistoseenin välillä Turkanan altaan alueella. Eri sikalajit olivat runsaimmillaan eri aikoina. Lisäksi hyvin pitkälle kehittyneet lajit eivät esiintyneet samaan aikaan. Sen sijaan sekä tiheää kasvillisuutta että avointa ympäristöä suosivia lajeja eli koko ajan samoilla alueilla. Kolmanneksi tutkin erilaisia ruokia syövien nykyisten sikojen hampaiden pinnan topografiaa. Vertailin myös nykyisten sikojen hampaiden pinnan topografiaa Turkanan altaan muinaisten sikojen hampaiden pinnan topografiaan päätelläkseni niiden ruokavalioita. Pääosin kasviruokavaliota käyttävät siat, pahkasika ja metsäkarju, eroavat hampaan pinnan topografialtaan muista sekasyöjä sioista (villisika, pensassika ja hirvisika). Lisäksi, villisika voidaan erottaa muista sekasyöjä sioista (pensassika ja hirvisika) hampaan pinnan monimutkaisuuden avulla. Kaksi Turkanan altaan sikalajia muistuttivat hampaan pinnan topografialtaan eniten pahkasikaa, ja toiset kaksi muistuttivat osin pahkasikaa sekä osin muita sekasyöjä sikoja. Tämä tukee aikaisempien tutkimusten tuloksia siitä, että Turkanan altaan alueella on ollut hyvin vaihtelevia elinympäristöjä viimeisen 4 miljoonan vuoden aikana. Tulokseni lisäävät tietoa Turkanan altaan plio-pleistoseenin sikojen paleoekologiasta, lisäksi tässä tutkimuksessa hampaan pinnan topografia-analyysejä käytettiin ensimmäistä kertaa laajasti sikoihin. Purulaitekokeet osoittavat mikrokulumisen monimutkaisuuden sekä useamman menetelmän tarpeellisuuden paleoekologisissa tutkimuksissa.
Subject: Paleobiologia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
adaptati.pdf 16.27Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record