作者:王硕等 来源:《自然—植物》 发布时间:2022/2/3 23:06:26
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我国科学家在琥珀中发现最古老完整花朵
 
 
形成于约一亿年前的鼠李科Phylica属琥珀化石 青岛科技大学供图
 
Phylica祖先随印度板块向北漂移的过程重建图 青岛科技大学供图
 
琥珀化石形成时期生态复原图,图中地表低矮植物为Phylica 青岛科技大学供图

壬寅年大年初一,一朵古老的花儿来拜年啦!2月1日,我国科学家在《自然—植物》发表封面论文《一亿年前琥珀中发现起源于南非的适火性鼠李科植物》。该研究在国际上首次发现了起源于中生代鼠李科植物具原位花粉的完整花朵化石,为东南亚地区早期有花植物演化与板块运动关系的研究提供了重要的化石证据。

据介绍,该研究成果是由青岛科技大学教授王硕带领的研究团队与中国科学院南京地质古生物研究所、中国科学院昆明植物研究所、辽宁抚顺琥珀研究所和福建农林大学等单位,以及英国开放大学、布里斯托大学和南非生物多样性研究所密切合作,历经八年时间取得的。

相隔亿年——容颜未改的多器官实体化石

一般来说,植物化石保存的信息仅限于部分器官,其中白垩纪早中期的完整被子植物花化石非常少见,且大多为已绝灭类群,但此次研究发现的琥珀是完好保存了一亿年前花朵、果实、叶片、原位花粉等多器官实体化石。

王硕告诉《中国科学报》,其研究团队通过八年对24块琥珀化石表面细微形态特征、内部三维结构与系统进化的综合分析,将琥珀内包藏的化石与其可能的现生植物亲缘类群进行一一比对,排除了不同植物类群间趋同进化的可能,最终在南非的开普植物区找到了与琥珀化石植物形态特征几乎一致的现存植物类群。

王硕表示,该类群来自鼠李科Phylica属,是生长于开普区的濒危植物。他们的研究表明,该类植物可能在南非开普植物区生存繁衍了约一亿年,从恐龙繁盛的中生代开始,一直绽放至今。起源于新生代以前的裸子植物,包括银杏、水杉被称为“活化石”,而Phylica经过约一亿年的演化,在形态上几乎没有发生改变,是罕见的被子植物活化石。

追根溯源——从非洲南端走到中缅边境的花

据团队介绍,该研究中的系列琥珀化石标本发现于缅甸北部,而Phylica植物的现生类群却分布于非洲南端开普植物区这一特定区域。研究结果表明,缅甸北部的植物区系与非洲大陆最南端的植物区系存在联系,这是上亿年来板块运动照成的“沧海桑田”有关。

记者获悉,这些完好保存在琥珀中的化石植物在印度板块与冈瓦纳古陆带尚未完全分离前即已形成,随着冈瓦纳古陆的解体和印度板块的北移,这一生物群的祖先通过印度板块传播到缅甸北部,但他们的后裔却一直在南非的开普植物区生存繁衍。由于环境气候条件的剧烈改变,其它姐妹群逐渐灭绝,只有他们的后裔在非洲最南端生存繁衍了一亿年,并成为如今南非开普植物区Fynbos(开普植物区特有的硬叶灌木和多浆植被)的重要类群。

白垩纪中期被子植物快速辐射演化现象及其原因一直是生物学家研究的热点问题——包括达尔文在内,他曾称之为“abominable mystery”(恼人之谜)。

针对此问题,该研究提出白垩纪中期频繁发生的火灾可能是被子植物演化的一个重要驱动力的观点。

野火在南非开普植物区硬叶灌木和多浆植物对干旱炎热环境的适应演化中扮演着重要角色,至今许多分布于开普区的植物都具有火灾适应性。同样,该研究发现的植物化石也表现出对频繁野火的高度适应性,如细长且紧紧聚缩在一起的叶片、被叶片紧紧裹护着的花朵、表面密实的毛被等。在这些琥珀化石中,研究团队还发现了大量疑似被火烧过的植物残骸,也佐证了在白垩纪中期火灾频繁发生。种种迹象表明,被子植物对环境的强适应性可能是其快速辐射演化的一个秘密。

该研究得到国家自然科学基金、中科院B类战略性先导专项、古生物与地层学国家重点实验室开放基金以及山东省自然科学基金的资助。(来源:中国科学报 廖洋 曲明)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41477-021-01091-w

 
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