在死海沿岸發(fā)現(xiàn)的古代針葉植物化石圖片來(lái)源:明斯特大學(xué)
本報(bào)見(jiàn)習(xí)記者鄭裕如
從現(xiàn)在開(kāi)始,大約2.52億年前的二疊紀(jì)-三疊紀(jì)大橋發(fā)生了地質(zhì)史時(shí)期最嚴(yán)重的全球生物集群滅絕事件,在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致了超過(guò)95%的海洋生物和超過(guò)75%的陸地生物滅絕。
但是有跡象顯示,植物可能存在較優(yōu)的應(yīng)對(duì)方法。2018年12月21日發(fā)表在《科學(xué)》雜志的一篇研究表示,一些在嚴(yán)苛環(huán)境中生存并耐受季節(jié)性干旱的植物類(lèi)群為在環(huán)境災(zāi)變中幸存作好了充分準(zhǔn)備。
“大滅絕”的“幸存者”
二疊紀(jì)期間,以大羽羊齒和舌羊齒為主的種子蕨類(lèi)植物得到快速發(fā)展,其中由真蕨類(lèi)和種子蕨類(lèi)組成了大面積的濱海和內(nèi)陸沼澤森林。但自“大滅絕”開(kāi)始,真蕨類(lèi)植物大量消亡,其遺體埋藏地下,形成煤層。
誰(shuí)能想到,這樣的“生靈涂炭”中居然還有植物能夠幸免遇難。
“我們相信,那是因?yàn)樗鼈冊(cè)缫褜W(xué)會(huì)了如何應(yīng)對(duì)壓力和干擾?!闭撐耐ㄓ嵶髡?、德國(guó)明斯特大學(xué)古植物學(xué)家Benjamon Bomfleur說(shuō)。
研究報(bào)告稱(chēng),Bomfleur及其同事在約旦境內(nèi)、死海東岸的裸露巖石中,用鐵錘和鶴嘴鋤挖掘出了一小塊不同尋常的植物化石。該植物葉表皮蠟制的覆蓋物(或角質(zhì)層)被精致地保存下來(lái),使得研究小組能夠根據(jù)關(guān)鍵的表皮特征鑒別這些植物。
此次采集的化石是目前發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)代松柏類(lèi)植物化石中最古老的記錄。此次發(fā)現(xiàn)還包括一種叫作二叉羊齒的種子蕨類(lèi)植物殘骸,這可能有助于解決有關(guān)該類(lèi)群演化歷史的爭(zhēng)論。
蕨類(lèi)植物 概念圖
長(zhǎng)期以來(lái),二叉羊齒被認(rèn)為存活在大滅絕后的中生代,分布于南半球更南方的地帶。但2006年,研究者在約旦境內(nèi)死海附近地區(qū)發(fā)現(xiàn)了早于大滅絕事件的二叉羊齒化石,這暗示了這種古老的種子植物起源于二疊紀(jì)末絕滅事件之前,并在大絕滅中幸存。
當(dāng)時(shí)一些科學(xué)家對(duì)研究結(jié)果提出質(zhì)疑,因?yàn)樵摶瘺](méi)有包含生殖器官的標(biāo)本,而通常認(rèn)為生殖器官對(duì)鑒別植物至關(guān)重要。此次最新標(biāo)本包含花粉器官,基本確認(rèn)了2006年的發(fā)現(xiàn)。
揭示植物演化之謎
此次發(fā)現(xiàn)如此重要的原因之一是因?yàn)榛a(chǎn)于古緯度約南緯15°的赤道地區(qū),氣候炎熱半濕潤(rùn),具有明顯的干季特征。
美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校古植物學(xué)家Cindy Looy認(rèn)為,很少有化石來(lái)自這種環(huán)境,這對(duì)古植物學(xué)家理解植物進(jìn)化和幾種主要植物譜系的起源有著深遠(yuǎn)影響。研究者用這些化石校準(zhǔn)植物的進(jìn)化模型,因此最新的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)影響人們對(duì)不同物種分化時(shí)間的估測(cè)。
這一發(fā)現(xiàn)同樣引起了中國(guó)古植物學(xué)家的興趣。中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所史恭樂(lè)告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》,“此次在約旦發(fā)現(xiàn)的一些晚二疊紀(jì)松柏類(lèi)化石具有典型的羅漢松科葉枝宏觀形態(tài)和氣孔器微觀構(gòu)造,極有可能代表了最早的羅漢松科和現(xiàn)生松柏類(lèi)冠群的化石記錄。而在此之前,最早的羅漢松科化石發(fā)現(xiàn)于距今約2.45億年的中三疊世地層?!?/p>
中三疊世植物化石 概念圖
他同時(shí)表示,此次發(fā)現(xiàn)中另外兩大令人饒有興致的類(lèi)群是本內(nèi)蘇鐵類(lèi)和盔籽類(lèi),它們是現(xiàn)今已經(jīng)絕滅的兩大類(lèi)種子植物。由于特殊的生殖器官構(gòu)造,在不同演化理論下分別被認(rèn)為和被子植物的起源有關(guān),甚至有可能代表了被子植物的祖先類(lèi)群。
地史變遷的見(jiàn)證者
中國(guó)科學(xué)家長(zhǎng)期致力于二疊紀(jì)末生物大滅絕事件對(duì)陸生植物影響的相關(guān)研究。
2016年,中國(guó)科學(xué)院院士沈樹(shù)忠團(tuán)隊(duì)基于我國(guó)華南(黔西滇東)地區(qū)的材料,發(fā)現(xiàn)赤道地區(qū)陸生植物在二疊紀(jì)末發(fā)生絕滅,以大羽羊齒植物為代表的華夏植物群在這時(shí)期遭受重創(chuàng),消失殆盡,植物多樣性大幅度降低。而且這一絕滅事件與海洋動(dòng)物幾乎同時(shí)發(fā)生。
“植物化石是研究二疊紀(jì)末生物大滅絕事件對(duì)陸生植物影響最直接的材料。”中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所萬(wàn)明禮表示,“對(duì)大滅絕事件之前的植物化石展開(kāi)研究,并探索其時(shí)空分布,首先揭示出究竟哪些植物深受滅絕事件影響和在這樣的災(zāi)難事件中消亡。其次,可檢查出究竟有哪些植物成功越過(guò)滅絕事件并存活至三疊紀(jì)。對(duì)這些植物的深入研究有助于人們發(fā)現(xiàn)植物應(yīng)對(duì)災(zāi)變事件的生態(tài)策略?!?/p>
植物化石不僅能為人們認(rèn)識(shí)植物起源和演化提供直接證據(jù),也是恢復(fù)地質(zhì)歷史時(shí)期古氣候、古生態(tài)和古地理的優(yōu)良載體。通過(guò)研究地質(zhì)事件前后的植物和植被演化,無(wú)疑將為人們認(rèn)識(shí)目前全球變暖趨勢(shì)下森林和陸地生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展提供有益參考。
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