刺，是植物防御大型食草動(dòng)物取食的主要“武器”，有皮刺、枝刺和托葉刺等。

現(xiàn)生的有花植物中，大量的“刺頭”，讓包括人在內(nèi)的取食者頗為忌憚。但此前，對(duì)各種各樣的刺是如何演化而來(lái)的，人們還缺乏深入的認(rèn)識(shí)。

記者7月6日從中科院西雙版納熱帶植物園獲悉，該園聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)，在最新一期《自然·通訊》上正式發(fā)表論文，闡明了在青藏高原帶刺植物的早期演化及其環(huán)境驅(qū)動(dòng)因素，以及這類(lèi)植物演化的快速多樣性。

從2016年以來(lái)，西雙版納熱帶植物園古生態(tài)研究組聯(lián)合中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所等同行，持續(xù)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(xiàn)了距今約3900萬(wàn)年的晚始新世的大量刺化石，為認(rèn)識(shí)植物刺的演化歷史及其成因提供了直接證據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)在倫坡拉盆地和尼瑪盆地發(fā)現(xiàn)的刺化石共計(jì)44份標(biāo)本，根據(jù)形狀、大小、生長(zhǎng)方式等特征，被劃分為皮刺和枝刺，共有7種形態(tài)類(lèi)型。“這是目前全球已知的刺形態(tài)數(shù)量最多的化石植物群。”論文通訊作者、西雙版納熱帶植物園研究員蘇濤介紹，結(jié)合分子系統(tǒng)發(fā)育分析，他們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(xiàn)帶刺植物自始新世迅速分化，與刺化石地質(zhì)年代吻合。

研究團(tuán)隊(duì)在同一層位采集到豐富的草本植物化石，共計(jì)315份，占到同層位所有植物標(biāo)本數(shù)量的38%;對(duì)同套地層進(jìn)行了逐層的微體化石分析，發(fā)現(xiàn)大量由草本植物產(chǎn)生的植物硅酸體，如畫(huà)眉草亞科的短鞍型植硅體、竹亞科的扇形植硅體等。

“這些草本植物大化石和植硅體的證據(jù)表明，當(dāng)時(shí)的帶刺植物生長(zhǎng)于開(kāi)闊的生境，而非郁閉森林。”蘇濤介紹，在此基礎(chǔ)上，利用英國(guó)布里斯托大學(xué)的“大氣-海洋環(huán)流”模型和動(dòng)態(tài)植被模式，模擬了當(dāng)時(shí)的古氣候和古植被，結(jié)合化石植物群的古環(huán)境重建結(jié)果，證明隨著新特提斯洋在古近紀(jì)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，中央谷地的植被由距今約4700萬(wàn)年的中始新世的密閉森林，轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)闊林地。

“通過(guò)查詢(xún)青藏高原及其周邊地區(qū)658條動(dòng)物化石記錄顯示，當(dāng)時(shí)大型植食性哺乳動(dòng)物的多樣性在增加。”論文第一作者之一、版納植物園古生態(tài)研究組博士研究生張馨文介紹，由于存在開(kāi)闊林地，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(duì)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，這比已知在非洲發(fā)生的類(lèi)似轉(zhuǎn)變?cè)缌思s2400萬(wàn)年。

此項(xiàng)研究，證明了化石對(duì)于認(rèn)識(shí)功能性狀演化的重要性。通過(guò)結(jié)合大化石、微體化石、系統(tǒng)發(fā)育分析和模型模擬，研究結(jié)果認(rèn)為，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(qū)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(duì)亞洲甚至更廣泛地區(qū)的植物多樣性有著深刻影響，還塑造了區(qū)域植物功能性狀。隨著今后研究深入，人們將更加全面地認(rèn)識(shí)青藏高原生態(tài)系統(tǒng)的演化歷史，并進(jìn)一步揭示地球系統(tǒng)中生物、氣候和漫長(zhǎng)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的相互作用過(guò)程和機(jī)制。(科技日?qǐng)?bào)記者 趙漢斌)

標(biāo)簽： 刺頭植物演化 植物演化 亞洲或比非洲