Volume 3, Number 9 (November 2013) | Research

What a fossil skull can tell about dugong’s food

By Aaron Wood | PCP PIRE Post Doc and Project Manager

Historia en Español

research09.jpg    A cast of the fossil dugong as it was preserved upside down in the rock along the Panama Canal. A painted version of the cast will be on display at Panama’s Biomuseo in the upcoming year. © Photo by Aaron Wood.

In the geological past, communities of different species of sirenians –herbivorous, marine mammals that include modern manatees and dugongs—fed on the seagrass meadows of the Caribbean and east Pacific. Such multi-species communities contrast with the geographic distribution of modern sirenians; no two species coexist in the same region today. In other words, each living species of manatee or dugong lives in isolation. The change from communities of sirenians to isolated species occurred about 3 million years ago and has been attributed to a reorganization of marine ecosystems resulting from climatic changes and changes in ocean currents. Understanding how these fossil communities were maintained ecologically and understanding the causes of their demise is important for vertebrate paleontologists and has implications for how modern biodiversity of other marine vertebrates is maintained in today’s oceans.

The size and shape of the skulls and tusks of fossil dugongs provide clues about how species of these herbivorous mammals could coexist in the same areas. Considering the fact that these fossil dugongs were primarily eating the same dietary resource (seagrass leaves and rhizomes), one may suspect that competition for food may have been fairly intense. However, morphological clues suggest that species of ancient dugongs partitioned their food resources, specializing on different parts or types of seagrass. For example, species with large tusks were likely able to cut and eat thicker, more fibrous rhizomes (i.e., horizontal plant stems that are buried in the substrate and rich in carbohydrates) than species with small tusks or lacked tusks altogether. The shape of the rostrum, or the front of the animal’s face, can be used to infer dugong feeding strategies. Dugongs with downturned rostra likely grazed on seagrass by making shallow feeding trails while swimming along the ocean floor. Those species with straighter rostra potentially ate rhizomes by digging pits or cropped seagrass leaves that extend into the water column. Such feeding specializations are thought to minimize competition within these communities of fossil dugongs.

The skull of a new fossil dugong recently discovered along the Panama Canal possesses additional features that suggest even greater specialization during feeding. The new specimen is approximately 20 million years old and is the largest and most complete fossil mammal yet discovered from the Panama Canal. The Panama dugong is still being extracted from the rock in which it was preserved, but enough rock has been removed to show large expanded areas on the back of the skull, indicating the presence of large neck muscles and a very mobile joint at the head and neck. Combining these observations with the fact that its rostrum is fairly straight suggests that the Panama dugong was evolutionarily specialized for digging underwater pits. This specialization would have allowed the Panama dugong to feed upon deeply buried rhizomes that other dugongs could not reach. Morphological evidence for muscular, mobile necks has not been extensively studied in other fossil dugongs. Doing so may reveal a broader range of feeding strategies in other dugong communities in the fossil record and more fully explain the diversity of sirenians in the geologic past.

Historia en Español

Lo que un cráneo fósil puede decir sobre la comida del dugongo

Por Aaron Wood | PCP PIRE Post Doc y Jefe de Proyecto

research09.jpg   Un elenco de el dugongo fósiles, ya que se ha conservado de cabeza en la roca a lo largo del Canal de Panamá. Una versión pintada del elenco estará en exhibición en el Biomuseo de Panamá en el año próximo. © Foto por Aaron Wood.

En el pasado geológico, las comunidades de diferentes especies de sirenios –mamíferos marinos herbívoros, que incluyen los manatíes y dugongos modernos—se alimentaban en las praderas de pastos marinos del Caribe y el este del Pacífico. Estas comunidades de múltiples especies contrastan con la distribución geográfica moderna de los sirenios; en la actualidad no hay dos especies que coexistan en la misma región. En otras palabras, cada especie viva de manatíes y dugongos vive en aislamiento. El cambio de las comunidades de sirenios a especies aisladas ocurrió hace unos 3 millones de años y se ha atribuido a una reorganización de los ecosistemas marinos derivados de los cambios climáticos y los cambios en las corrientes oceánicas. El conocimiento de cómo permanecieron ecológicamente estas comunidades fósiles y la comprensión de las causas de su desaparición es importante para los paleontólogos de vertebrados y tiene implicaciones sobre cómo se mantiene la biodiversidad moderna de otros vertebrados marinos en los océanos de hoy.

El tamaño y forma de los cráneos y colmillos de los dugongos fósiles proporcionan pistas sobre cómo las especies de estos mamíferos herbívoros podrían coexistir en las mismas áreas. Teniendo en cuenta el hecho de que estos dugongos fósiles comían principalmente el mismo recurso alimentario (hojas de pastos marinos y rizomas ), uno puede sospechar que la competencia por la comida pudo haber sido bastante intensa. Sin embargo, los indicios morfológicos sugieren que las especies de los dugongos antiguos particionaban sus recursos alimenticios, especializándose en diferentes partes o tipos de algas marinas . Por ejemplo, las especies con grandes colmillos probablemente eran capaces de cortar y comer rizomas más gruesos, más fibrosas (es decir, tallos horizontales que están enterrados en el sustrato y ricos en hidratos de carbono) que las especies con colmillos pequeños o que carecían por completo de estos. La forma del rostrum, o parte delantera de la cara del animal, se puede utilizar para inferir las estrategias de alimentación de los dugongos. Los dugongos con el rostrum hacia abajo probablemente pastaban en praderas marinas haciendo senderos de alimentación poco profundas para nadar a lo largo del fondo del océano. Las especies con rostrum más recto potencialmente comían rizomas cavando hoyos o cortando las hojas de los pastos marinos que se extienden en la columna de agua. Se piensa que tales especializaciones alimenticias pueden reducir al mínimo la competencia en estas comunidades de dugongos fósiles.

El cráneo de un nuevo fósil de dugongo recientemente descubierto a lo largo del Canal de Panamá tiene características adicionales que sugieren una mayor especialización en la alimentación. El nuevo espécimen es de aproximadamente 20 millones de años y es el mamífero fósil más grande y más completo descubierto hasta ahora en el Canal de Panamá. El dugongo panameño todavía está siendo extraído de la roca en la que se ha conservado, pero se ha retirado lo suficiente como para evidenciar grandes áreas expandidas en la parte posterior del cráneo, lo que indica la presencia de grandes músculos del cuello y una articulación muy móvil en la cabeza y cuello. La combinación de estas observaciones con el hecho de que su rostrum es bastante recto sugiere que el dugongo panameño esta evolutivamente especializado para la excavación de pozos submarinos. Esta especialización le permitió al dugongo panameño alimentarse de los rizomas enterrados profundamente donde los otros dugongos no podían llegar. La evidencia morfológica para los cuellos móviles y musculares no se ha estudiado ampliamente en otros dugongos fósiles. Hacerlo puede revelar una gama más amplia de estrategias de alimentación en otras comunidades de dugongos en el registro fósil y explicar con más detalle la diversidad de sirenios en el pasado geológico.

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