作者:刘光裕 来源:中国科学报 发布时间:2017-3-10
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象牙参为何“两地分居”


 

▲精美的耳叶象牙参,高山上的姜科植物。

▲象牙参属共约8个物种在喜马拉雅山,另外12种在横断山区,形成“两地分居”。

■刘光裕

姜科植物为多年生草本植物,起源于白垩纪中期的冈瓦纳大陆,现存种类的95%以上分布于热带亚热带的低海拔地区。

然而姜科里的一个类群——象牙参,则比较“个性”,它是生活在高山地区的姜科植物。

象牙参属(Roscoea)是姜科植物中分布海拔较高的类群,为多年生的落叶草本,是姜科植物中极为特殊的一个高山植物类群。象牙参属共约20个物种,形成典型的分段式分布模式。其中,约8个物种分布在喜马拉雅山脉(红线内),另外12个物种分布于中南半岛北部的横断山区(云南北部,蓝色线内)。两个地区之间则没有象牙参分布。

那么,象牙参为什么会形成这种“两地分居”间断的分布情况?

版纳植物园的青年科学家赵建立,利用分子钟技术,找到了象牙参“两地分居”的原因。

原来,象牙参是在印度板块撞击到欧亚板块之后,随着喜马拉山隆升,以及中南半岛的地理变迁而逐渐形成的。通过对地质变迁的时间和植物分子钟的比对,科学家发现这些植物分化的时间恰好与地质变迁相互吻合。象牙参的进化历史同时也反映了东亚的重大历史事件。

印度板块约在8000万年前撞击到欧亚板块之上,到了约3200万年的时候,青藏高原发生快速隆升,象牙参属就在此时从距药姜属中分化出来,并在喜马拉雅山脉地区和中南半岛北部形成连续分布的格局。 又过了大约1000万年,到了约2300万年前,由于印度板块向东南方向挤压,青藏高原快速隆升的同时,导致中南半岛顺时针发生了滑动。正是此次地质变迁,造成了象牙参的地理隔离,形成了喜马拉雅山脉和横断山区“两地分居”的间断分布模式。

通过进化树,我们可以清晰地看出,象牙参最近的“祖先”是距药姜。距药姜属在整个喜马拉雅山脉到云南北部是连续分布的。为什么呢?因为它的种子依靠鸟类散布种子。鸟类在吃了它的种子之后,可以飞跃滇西北横断山区的高山大川。即便是雄伟的三江并流等高山深谷也不会阻隔距药姜属的分布,所以距药姜呈现出连续分布的格局。

然而,象牙参则与距药姜不同。象牙参属的种子较小,主要依靠蚂蚁散布种子。蚂蚁散布能力有限,无法像鸟儿一样飞跃山川峡谷,粪便扩种。这种生存策略,很可能就是导致象牙参属植物最终“两地分居”的原因。

通过对象牙参“两地分居”的深入研究,作者以一个小草草的分布故事,揭示了青藏高原形成过程中所带来的剧烈变化。以高山上盛开的花儿,展示了喜马拉雅山脉沧海桑田的震撼。正如作者所言,每一个“花草”(植物类群)的演化历史都有可能揭示一段地质环境变迁的特殊历史。象牙参的故事不只如此,植物对高山进化的适应及繁殖适应机制的研究将会更加精彩,它们等待着人类去探索去发现。

(http://blog.sciencenet.cn/u/ecoliugy)

《中国科学报》 (2017-03-10 第2版 博客)
 
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