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中國科學(xué)院昆明植物研究所
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科研進(jìn)展

昆明植物所在青藏高原地質(zhì)時(shí)期植物多樣性演化研究中取得新進(jìn)展

文章來源:中國科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室  |  發(fā)布時(shí)間:2019-03-27  |  作者:賈林波,黃永江  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

  印度次大陸和歐亞大陸的碰撞是新生代(6500萬年以來)最劇烈的地質(zhì)運(yùn)動之一。這一地質(zhì)事件直接導(dǎo)致了青藏高原(包括西藏高原、喜馬拉雅和橫斷山)的隆升。這一方面使得曾經(jīng)分布于青藏高原腹地的植物逐漸消失,另一方面造就了南高北低、生境極端異質(zhì)的橫斷山這一個植物多樣性的熱點(diǎn)地區(qū)。那么,青藏高原在其形成以前,植物多樣性如何?與北半球其他地區(qū)植物區(qū)系有何聯(lián)系?橫斷山植物多樣性又如何演化形成?這一系類列科學(xué)問題亟待回答。植物化石是植物在地質(zhì)時(shí)期存在和演化的直接證據(jù),對于認(rèn)識青藏高原植物多樣性的演化具有不可替代的作用。然而,長期以來由于青藏高原自然環(huán)境條件艱苦、交通不便等原因,在這一地區(qū)開展的古植物學(xué)研究還較少。最近,中國科學(xué)院昆明植物研究所青藏高原-喜馬拉雅植物多樣性形成與演變團(tuán)隊(duì)古氣候變遷與物種演變研究組對發(fā)現(xiàn)于橫斷山的薔薇科(Rosaceae Juss.)和西藏高原腹地的榆科(Ulmaceae Mirb.)化石開展了研究,為認(rèn)識青藏高原植物多樣性演化提供了新證據(jù)。 

  一、橫斷山薔薇科化石的研究 

  薔薇科約903000種,主要分布于北溫帶。中國科學(xué)院昆明植物研究所青藏高原-喜馬拉雅植物多樣性形成與演變團(tuán)隊(duì)古氣候變遷與物種演變研究組黃永江副研究員報(bào)道和描述了發(fā)現(xiàn)于橫斷山南緣鶴慶晚上新世地層(約360-260萬年前),大量保存精美的薔薇科草莓屬(Fragaria L.)果實(shí)化石和懸鉤子屬(Rubus L.)內(nèi)果皮化石。其中,草莓屬化石是該屬化石在東亞的首個化石記錄。橫斷山是現(xiàn)代草莓屬和懸鉤子屬的多樣性分布中心,草莓屬有8種(共約20種),懸鉤子屬超過100種(共約750種)在橫斷山一帶有分布。本次化石發(fā)現(xiàn)表明草莓屬、懸鉤子屬至少在晚上新世就分布于橫斷山地區(qū)。同時(shí),豐富的懸鉤子屬化石也發(fā)現(xiàn)于橫斷山腹地蘭坪同時(shí)代地層,這表明懸鉤子屬至少在晚上新世時(shí)就在橫斷山具有較高的多樣性。懸鉤子屬雖然世界廣布,但具有明顯的溫帶性質(zhì),該屬在橫斷山的多樣性演化可能與橫斷山的抬升而形成的溫涼、高度異質(zhì)性的環(huán)境有密切聯(lián)系。該研究以Fruit fossils of Rosoideae (Rosaceae) from the late Pliocene of northwestern Yunnan, Southwest China為題,發(fā)表于Journal of Systematics and Evolution,黃永江副研究員和周浙昆研究員為共同通訊作者。 

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草莓屬(A-J)和懸鉤子屬(K-T)化石 

 

掃描電鏡下懸鉤子屬形態(tài)特征 

  二、西藏高原榆科化石研究 

  椿榆屬(Cedrelospermum Saporta)隸屬于榆科,為滅絕屬,該屬化石廣泛見于北美和歐洲新生代地層,但在亞洲化石記錄非常稀少,僅見于中國云南馬關(guān)早中新世地層。中國科學(xué)院昆明植物研究所古氣候變遷與物種演變研究組助理研究員賈林波與中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園蘇濤研究員合作報(bào)道和描述了發(fā)現(xiàn)于西藏高原倫坡拉和尼瑪盆地晚漸新世(2800-2300萬年前)地層的椿榆屬果實(shí)及葉片化石,建立了椿榆屬一新種,西藏椿榆(Cedrelospermum tibeticum L. B. Jia, T. Su & Z. K. Zhou)。結(jié)合已有研究資料,提出椿榆屬果實(shí)的形態(tài)演化歷程為由單翅至雙翅、由主翅和副翅夾角較小至較大、由主翅尖端鈍圓至尖銳。同時(shí)形態(tài)學(xué)研究顯示倫坡拉和尼瑪盆地的椿榆屬果實(shí)均具雙翅,不同于歐洲的該屬化石,而與北美古近紀(jì)的該屬果實(shí)相似,證實(shí)了椿榆屬起源于北美,隨后經(jīng)由北令路橋傳播到亞洲的假說。已有的椿榆屬形態(tài)重建顯示椿榆屬植物為喬木,主要分布于溫暖濕潤的環(huán)境,椿榆屬化石在西藏高原腹地倫坡拉和尼瑪盆地的發(fā)現(xiàn)表明,在晚漸新世時(shí)西藏高原腹地可能為溫暖濕潤的環(huán)境,且海拔較低。此后,由于青藏高原的進(jìn)一步隆升導(dǎo)致了椿榆屬在青藏高原的消失。該研究以“First fossil record of Cedrelospermum (Ulmaceae) from the Qinghai–Tibetan Plateau: Implications for morphological evolution and biogeography”為題,以封面文章的形式發(fā)表于Journal of Systematics and Evolution,蘇濤研究員和周浙昆研究員為共同通訊作者。 

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西藏椿榆果實(shí)化石 

 

椿榆屬葉片化石 

 

椿榆屬果實(shí)形態(tài)演化歷史重建 

  以上研究得到了國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(No. 31590820, 31590823),中國科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目(No. XDA20070301),國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(Nos. 41661134049,31670216, 31700184, U1502231)等的資助。 


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