實(shí)習(xí)王啟為《科學(xué)技術(shù)日?qǐng)?bào)》記者張英

一億多年前，與恐龍共生。一億多年來(lái)，地球經(jīng)歷了滄海桑田的變化，但它仍然生活在我們的世界里，形態(tài)幾乎沒有發(fā)生太大的變化。

這種神奇的生物就是紅杉科的穗樹。

近日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所董重博士等人與美國(guó)科研人員一起合作，在內(nèi)蒙古寧城縣道虎溝村的侏羅紀(jì)化石層中，發(fā)現(xiàn)了兩枚1.6億年前的穗花杉化石植物。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》上。

科學(xué)家是如何辨別出1.6億年前化石的真實(shí)身份？作為植物界的“活化石”，穗花杉與它的祖先相比有什么改變？它們?nèi)缃竦纳鏍顟B(tài)又如何呢？記者走訪了參與研究的相關(guān)科學(xué)家。

多重驗(yàn)證比對(duì)辨別化石身份

研究團(tuán)隊(duì)在我國(guó)內(nèi)蒙古寧城道虎溝村的侏羅紀(jì)化石層中，發(fā)現(xiàn)了兩枚植物化石。這兩枚化石約有1.6億年歷史，保存了枝、葉、芽、種子等重要器官。

為了辨別化石的真實(shí)身份，科研人員充分利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線斷層無(wú)損掃描成像等儀器，對(duì)化石展開進(jìn)一步研究。

通過(guò)對(duì)化石的枝、葉、芽、種子等重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行的細(xì)致觀察，并采用比較形態(tài)學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育分析方法，對(duì)化石的分類位置進(jìn)行了確定。他們發(fā)現(xiàn)，化石末級(jí)小枝近對(duì)生，幾乎展布在同一平面，葉呈線狀披針形，交互對(duì)生，葉正面具明顯凸起的中脈，背面中脈、兩條氣孔帶和兩條葉邊緣帶非常明顯；種子著生結(jié)構(gòu)單生于小枝上葉腋，由一個(gè)頂生的直立種子和一個(gè)短而裸露的種柄構(gòu)成，種子基部有約5對(duì)交互對(duì)生的苞片。

化石的這些形態(tài)特征和現(xiàn)代穗花杉非常相似，研究進(jìn)一步采用13組形態(tài)特征對(duì)包括狹義紅豆杉科現(xiàn)生種和化石種、三尖杉屬現(xiàn)生種在內(nèi)的10個(gè)類群進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育分析，并分別采用了完全基于形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方法，和以分子系統(tǒng)發(fā)育樹為骨架的分子骨架法。分析結(jié)果均證實(shí)道虎溝村發(fā)現(xiàn)的這一侏羅紀(jì)植物化石可歸入現(xiàn)代穗花杉屬。

與現(xiàn)代穗花杉植物相比，化石形態(tài)特征與現(xiàn)生穗花杉屬非常相似，除了種柄比現(xiàn)生穗花杉種子的種柄短一些以外，其他包括枝、葉、種子等方面的形態(tài)樣貌，與現(xiàn)代穗花杉完全一樣，表明穗花杉這一植物在近1.6億年來(lái)形態(tài)幾乎未發(fā)生變化，顯示了明顯的形態(tài)演化遲滯現(xiàn)象。這意味著，與銀杏類似，穗花杉是另外一類延續(xù)了至少1.6億年的古老植物，是名副其實(shí)的可追溯至侏羅紀(jì)的植物“活化石”。

據(jù)董重博士介紹，該成果對(duì)研究演化生物學(xué)中的物種演化遲滯有重要科學(xué)價(jià)值。同時(shí)，能夠?yàn)?.6億年前古氣候古生態(tài)等方面的研究提供重要的生物因子信息。

穗花杉是什么

穗花杉屬于松柏綱紅豆杉科植物，目前主要分布在我國(guó)長(zhǎng)江以南的部分省份以及越南北部。穗花杉植物需要雨量充足的氣候環(huán)境，多生長(zhǎng)在山地森林中比較蔭濕的地方、溪邊或山谷中。

為何喜濕的植物會(huì)在內(nèi)蒙古高原發(fā)現(xiàn)其化石呢？面對(duì)記者的疑問(wèn)，董重博士介紹，1.6億年前的陸地環(huán)境并不像今天一樣，在今天看來(lái)干旱缺水的內(nèi)蒙古高原，在1.6億年前卻并不如此，當(dāng)時(shí)內(nèi)蒙古的環(huán)境應(yīng)該比較適合穗花杉生長(zhǎng)，因此穗花杉植物化石在內(nèi)蒙古侏羅紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)也就不足為奇了。

但是，地球在這1.6億年里多次經(jīng)歷了地球溫室期和冰期的環(huán)境，尤其是在第四紀(jì)冰川浩劫侵襲地球后，使得地球的氣候、環(huán)境、生態(tài)發(fā)生了顛覆性的改變，許多陸生植物因此而消失，在第三紀(jì)曾分布在歐洲、北美、東亞等高緯度地區(qū)的穗花杉也相繼消失。

浩劫以后，穗花杉分布范圍不斷縮小，其生存與繁殖面臨更大挑戰(zhàn)。因?yàn)槭谴菩郛愔?，它須借助風(fēng)作為媒介完成授粉，但其果實(shí)較大很容易被動(dòng)物食用；另外，穗花杉生長(zhǎng)緩慢，繁殖率低，其“男女比例”早就失調(diào)了，雄株多，雌株少，再加上對(duì)生存環(huán)境的嚴(yán)格要求，它的種子發(fā)芽率極低、幼苗成活率也很低。

董重博士表示，穗花杉兼具觀賞價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值與藥用價(jià)值。穗花杉葉四季常綠，掛果之時(shí)，紅果如珠，極其美觀，觀賞價(jià)值較高。其木材材質(zhì)細(xì)密，可供雕刻、器具農(nóng)具及細(xì)木加工等用，具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外，穗花杉根、樹皮能入藥。穗花杉較高的價(jià)值導(dǎo)致其采伐過(guò)度，再加之其本身植株數(shù)量較少，生長(zhǎng)緩慢，其數(shù)量在野外已變得越來(lái)越少。目前穗花杉已被列為國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物，并被世界自然保護(hù)聯(lián)盟列為嚴(yán)重瀕危珍稀物種。

董重博士說(shuō)：“穗花杉目前屬于瀕危物種，通過(guò)我們的研究，我希望能夠引起公眾對(duì)穗花杉植物重要價(jià)值的認(rèn)識(shí)，希望能讓更多人參與到穗花杉的保護(hù)中來(lái)。”

編輯：張爽

審核：朱麗