国内精品视频一区二区_青藏高原帶刺植物的早期演化及其環(huán)境驅動(dòng)因素----中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園

　　植物的刺（包括皮刺、枝刺和托葉刺）作為物理防御大型食草動(dòng)物取食的主要功能性狀，廣泛分布于現生被子植物中，但是目前對于刺如何演化而來(lái)還缺乏深入認識。版納植物園古生態(tài)研究組聯(lián)合中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所同行，自2016年持續在青藏高原中部的班公湖-怒江縫合帶新生代沉積盆地開(kāi)展古生物科學(xué)考察，發(fā)現了晚始新世（距今約3900萬(wàn)年）的大量刺化石，為認識刺的演化歷史及其成因提供了直接證據。

　　該研究在倫坡拉盆地和尼瑪盆地發(fā)現的刺化石共計44份標本，根據形狀、大小、生長(cháng)方式等特征，被劃分為皮刺和枝刺，共計7種形態(tài)類(lèi)型（圖1），這是目前全球已知的刺形態(tài)數量最多的化石植物群。結合分子系統發(fā)育分析重建了新生代歐亞大陸帶刺植物類(lèi)群的譜系累積曲線(xiàn)，發(fā)現帶刺植物自始新世迅速分化，與本研究的刺化石地質(zhì)年代吻合（圖2）。

　　在同一層位采集到豐富的草本植物化石，共計315份，占到同層位所有植物標本數量的38%；對同套地層進(jìn)行了逐層的微體化石分析，發(fā)現大量由草本植物產(chǎn)生的植硅體，如畫(huà)眉草亞科的短鞍型植硅體、竹亞科的扇形植硅體等。上述草本植物大化石和植硅體（圖3）的證據表明，當時(shí)的帶刺植物生長(cháng)于開(kāi)闊的生境，而非郁閉森林。在此基礎上，利用英國布里斯托大學(xué)的大氣-海洋環(huán)流模型（Atmosphere-Ocean General Circulation Model, HadCM3BL-M2.1aD）和Triffid模型模擬了當時(shí)的古氣候和古植被，結合化石植物群的古環(huán)境重建結果，證明隨著(zhù)新特提斯洋在古近紀的退縮，沿班公湖-怒江縫合帶的中央谷地逐漸干旱，加上全球氣候變冷，中央谷地的植被由中始新世的密閉森林（距今約4700萬(wàn)年）轉變?yōu)榱碎_(kāi)闊林地。

　　通過(guò)查詢(xún)青藏高原及其周邊地區658條動(dòng)物化石記錄顯示，當時(shí)大型植食性哺乳動(dòng)物的多樣性增加（圖2）。由于開(kāi)闊林地的存在，大型植食性哺乳動(dòng)物享有了更為豐富的食物來(lái)源，這也必然造成動(dòng)物對植物的取食壓力增加，進(jìn)而促進(jìn)了青藏高原中央谷地開(kāi)闊林地植物刺的演化，這比非洲發(fā)生的類(lèi)似轉變早了約2400萬(wàn)年。

　　該研究證明了化石對于認識功能性狀演化的重要性。通過(guò)結合大化石、微體化石、系統發(fā)育分析和模型模擬，提出晚始新世青藏高原中央谷地的干旱化以及大型植食性哺乳動(dòng)物的取食壓力，共同驅動(dòng)了刺這一功能性狀的快速演化。青藏高原在地質(zhì)歷史時(shí)期的環(huán)境變化不僅對亞洲甚至更廣泛地區的植物多樣性有著(zhù)深刻影響，還塑造了該地區的植物功能性狀。隨著(zhù)今后更多、更深入的工作開(kāi)展，將更加全面地認識青藏高原生態(tài)系統的演化歷史，進(jìn)一步揭示地球系統中生物、氣候和深時(shí)地質(zhì)構造運動(dòng)的相互作用過(guò)程和耦合機制。

　　相關(guān)研究成果以“Rapid Eocene diversification of spiny plants in subtropical woodlands of central Tibet”為題，正式發(fā)表在Nature Communications上。版納植物園古生態(tài)研究組博士研究生張馨文和群落生態(tài)與保護研究組副研究員Uriel Gélin為該論文共同一作，蘇濤研究員為通訊作者，英國布里斯托大學(xué)、英國開(kāi)放大學(xué)、中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所、中科院青藏高原研究所、昆明理工大學(xué)等國內外多家科研院所參加了這項研究工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、科技部第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究、英國環(huán)境研究理事會(huì )國際合作項目、中科院戰略先導專(zhuān)項、中科院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )和西部之光項目的聯(lián)合資助。