摘要
对过去生物多样性的准确理解对于将当前生物多样性的模式和趋势纳入背景至关重要。新兴的技术正在提高我们破译人类介导的跨第四纪物种迁移的能力，但这些技术通常是孤立使用的，而不是跨学科假设测试工具包的一部分，限制了它们的范围和应用。在这里，我们演示了这种综合方法的使用，并报道了北美最大的陆地哺乳食肉动物，短面熊，Arctodus simus的出现，来自黛西洞穴(CA-SMI-261)，加利福尼亚海峡群岛的一个重要的早期人类占领地点。我们通过证实形态学、蛋白质和有丝分裂基因组线的证据鉴定了该标本，并评估了其运输和沉积的潜在自然和人为机制。虽然只代表了一个单一的标本，但我们的技术组合打开了一扇窗户，了解一个神秘物种的行为，表明a . simus（短面熊）是一种广泛的食腐动物，利用陆地和海洋的尸体。这一发现强调了连接考古学和古生物学数据集的作用，以解开复杂的生物地理情景，并揭示全球岛屿系统意想不到的生物多样性。

介绍
岛屿长期以来一直是评估基本生态和进化过程的重要场所，也是值得关注的重要保护领域。然而，我们越来越认识到，今天岛屿生态系统的结构部分是历史上和更久远的过去人类活动的结果，这些活动包括选择性灭绝和有时神秘的物种引入。利用新兴的技术工具(例如，古代DNA、稳定同位素)，化石和考古记录可以在区分自然传播和人为传播的过程中发挥关键作用。即使放射性碳年代学表明这是前人类活动或后人类活动的背景，要分辨一个物种的罕见存在——比如一个孤立的骨骼元素——是由于活的时候到来还是死后的运输是具有挑战性的，然而这种区别对于理解过去的生态系统变化有着重要的影响。解决这种模棱两可的情况需要一个可靠的假设检验框架，考虑到埋藏学、地质学、生态学和考古学背景，以及适当的生物学知识和该物种在当地的生存范围。

加利福尼亚的海峡群岛(CCI)是一个完善我们的诊断工具的理想系统，由于对地质、人类历史和标志性的地方性动物群落的深入研究。CCI由8个岛屿组成，目前距离加州海岸线约20-100公里。由于过去的冰期-间冰期旋回，这些岛屿的大小以及它们与大陆的距离发生了变化，但在第四纪期间，它们从未被陆地或冰桥连接起来(图1，就是本图)。CCI分为两个具有不同地质历史的南北岛群:北部岛屿(圣罗莎、圣米格尔、圣克鲁斯、阿纳卡帕)在近一万年前被连接成一个超级岛，圣塔罗萨，而南部岛屿则一直比较孤立(图1)。考虑到这些扩散过滤器和海平面的波动，CCI陆地动物群落与附近的大陆相比是贫乏的，已知的总共只有10种已灭绝和现存的陆地哺乳动物。这段生物地理历史为动物群通过自然扩散事件的积累和损失提供了一个假设的时间轴;冰河时期的低洼地带使得哥伦比亚猛犸象(Mammuthus columbianus)经常在圣塔罗萨岛定居，它们游到岛上，进化成特有的海峡群岛猛犸象(Mammuthus exilis)5。

加利福尼亚短面熊Arctodus simus的第四纪晚期范围。晚更新世(大约兰乔拉布纪)短面熊出现的地点:白色圆圈表明存在于一个间接估计年龄的地点，蓝色圆圈表明直接用放射性碳估计年代的标本。插图展示了加利福尼亚海峡群岛的海岸线，既有现在的，也有比现在早2万年的。黄色的圆圈描绘了相关的考古遗址。地图使用统计软件R v3.6.2和Adobe Illustrator制作。

虽然有迹象表明可能有更早的人类存在，但是人类在13000年前就开始殖民圣塔罗萨了。岛上的700多处考古遗址记录了从晚更新世到现在人类活动对岛上生态的重大影响，包括先前被认为是当地特有谱系的类群的引入。黛西洞穴(CA-SMI-261)是圣米格尔岛上一个经过深入研究和精细分层的考古和古生物遗址。该遗址出土了多种多样的动物群遗骸，为研究土著民族与CCI的特有动物群之间的关系提供了重要的见解。例如，岛狐(Urocyon littoralis)——一种备受保护关注的魅力物种——可能在约7至9000年前由人类引入，而且越来越多的数据支持大约1万年前人类介导岛鼠(Peromyscus maniculatus)的迁移。在这里，我们报告了一个新的Daisy洞穴生物多样性登记:一个在1993年挖掘期间发现的大型跖骨（图2 本图），根据形态学、古代DNA和胶原指纹图谱(动物考古质谱分析，ZooMS15)，我们鉴定为短面熊(食肉目:熊科:Tremarctinae14)。这些数据有助于解决长期存在的关于这种神秘的食肉动物的生态学和生物地理学的问题。（图2）

雏菊洞短面熊标本的照片和3D模型。扫描使用结构化光DAVID SLS3-3D扫描仪和Geomagic(补充数据文件1)创建。照片由作者拍摄。

这种短面熊是原产于北美的最大的食肉哺乳动物，体重700 - 1000公斤。它已知的晚第四纪的地点超过100个，横跨横跨白令路桥到墨西哥，加利福尼亚和佛罗里达的广泛的生物地理范围。数十年的争论集中在这种神秘物种的饮食和生活史上;形态学诊断包括了可能的进食生态学，如高度食肉动物（高度肉食）、盗窃寄生虫（食腐）、杂食动物和草食动物。虽然来自白令种群的稳定同位素表明他们的饮食是食肉的，但是更多的间接的饮食替代物，如龋齿和牙齿微磨损，对加利福尼亚种群的食腐和高肉类消费产生了争议。我们首次提供了该物种在低纬度地区的胶原稳定同位素值，以解决与晚第四纪灭绝相关的基本自然史知识的差距，并为CCI扩散的假设机制提供信息。我们提出了四种假说来解释这种巨型食肉动物死前或死后在CCI上的存在:(1)冰期低水位扩散后，在CCI上存在一个种群;(2)单个a . simus个体分散到CCI;(3)人类或猛禽从大陆携带了跖骨，并将其保存在雏菊洞(见补充表1的假设特异性预期)。我们的方法广泛适用于其他岛屿系统，并阐明全球模糊的生物地理分布。

（附）表1 CCI的短面熊掌骨放射性碳年代和稳定同位素值。*UF =超滤胶原蛋白得率。采用OxCal v 4.345，用20% marincal13, 80% IntCal1382混合曲线标定放射性碳年代，δ R = 225±35 44。δ13C为‰VPDB， δ15N为‰atm N2。

结果
描述
该标本（本图）为左掌骨I.。它有可能是由于筛选现场沉淀物造成的外部磨损，但其内部结构包括胶原蛋白保存完好，其粗胶原蛋白产量(按重量计算)为11.9%。近端关节面受损。标本显示骨骺融合;掌骨骨骺融合发生于1-2岁的男女。使用数字卡尺，我们按照短面熊关节掌骨测量指南14测量最大长度(71.03 mm)，近端直径(24.33 mm，近似)，轴的最小宽度(11.12 mm)和远端最大宽度(17.62 mm)，并将其与已发表文献中的A. simus metapodial值进行比较，最显著的是来自附近的Rancho La Brea的个体以及美国和美国arctos的可用测量值(补充表2)。

分析
A.simus可以区别于与其他加利福尼亚熊的异常大的尺寸。此外，目前没有证据表明U. arctos存在于晚更新世南加州;最早的放射性碳年代表示加州的U.arctos来自全新世中期(Rancho La Brea, Los Angeles, QC916R, 5270±155个未校准的14C年)，但是美洲黑熊却随处可见。雏菊洞穴标本与Rancho La Brea的a . simus左掌骨标本I (LACM Z93)相比具有优势。

位置和年龄
样本沿San Miguel岛Daisy Cave (CA-SMI-261)岩洞外岩巷钻探方向采集，面积/单位:D6 SW½× 1，地层I (111 cm深度)(补充图1)。今天的黛西洞穴位于圣米格尔岛的东北海岸，但在晚更新世时期，它是位于圣塔罗萨西北部陡峭悬崖底部的内陆地区。黛西洞具有考古学和古生物学的意义，考古学的壳堆沉积物跨越了终末期更新世和全新世，更深层包含老鼠和其他动物的遗骸，可追溯至更新世晚期，并有迅猛龙活动的证据。从标本中提取的骨胶原可追溯到约17000 cal ybp的日历年龄(表1)。第I层的木炭为13330 - 13010 cal ybp (CAMS-9096)，下一层J为13830 - 13490 cal ybp (CAMS-14369)的烧焦树枝碎片(补充图1)。

胶原蛋白指纹缩放
用ZooMS分析酸溶和超滤的胶原蛋白。虽然我们观察到了一些预期的熊的肽生物标志物(例如，在m/z 1233和m/z 2163处的峰值)，但一个最丰富的熊标记(m/z 1453)在m/z 1477处明显不同(图3A 本图)。我们将所得肽指纹图谱与眼镜熊(Tremarctos ornatus)和美洲熊(U. americanus)的肽指纹图谱进行了比较，从而确认该样品为曲马碱的原产地。

(A)美国棕熊胶原肽质量指纹图谱，U.artos(上)，眼镜熊，T.ornatus(中间)和CCI标本(底部)。序列用与其在α链上的位置相关的肽标签进行注释(1 = α1(I)， 2 = α2(I);t =胰蛋白酶，下面的数字是假设在K和/或R个残基处裂解的连续肽数;A: 2t85, B: 2t43, C: 2t45, D: 2t69, F: 1t55/56, G: 2t67。(B)使用MEGA X产生的6个熊有丝分裂基因组的最大似然部分缺失(90%)系统发育。节点上的数字表示来自1,000个引导程序复制的树的百分比。树是按比例画的，分支的长度用每个位置的替换数来衡量。使用Geneious v. 10.0.8和Adobe Illustrator制作图形。