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科研进展

昆明植物所在青藏高原地质时期植物多样性演化研究中取得新进展

文章来源:中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室  |  发布时间:2019-03-27  |  作者:贾林波,黄永江  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  印度次大陆和欧亚大陆的碰撞是新生代(6500万年以来)最剧烈的地质运动之一。这一地质事件直接导致了青藏高原(包括西藏高原、喜马拉雅和横断山)的隆升。这一方面使得曾经分布于青藏高原腹地的植物逐渐消失,另一方面造就了南高北低、生境极端异质的横断山这一个植物多样性的热点地区。那么,青藏高原在其形成以前,植物多样性如何?与北半球其他地区植物区系有何联系?横断山植物多样性又如何演化形成?这一系类列科学问题亟待回答。植物化石是植物在地质时期存在和演化的直接证据,对于认识青藏高原植物多样性的演化具有不可替代的作用。然而,长期以来由于青藏高原自然环境条件艰苦、交通不便等原因,在这一地区开展的古植物学研究还较少。最近,中国科学院昆明植物研究所青藏高原-喜马拉雅植物多样性形成与演变团队古气候变迁与物种演变研究组对发现于横断山的蔷薇科(Rosaceae Juss.)和西藏高原腹地的榆科(Ulmaceae Mirb.)化石开展了研究,为认识青藏高原植物多样性演化提供了新证据。 

  一、横断山蔷薇科化石的研究 

  蔷薇科约903000种,主要分布于北温带。中国科学院昆明植物研究所青藏高原-喜马拉雅植物多样性形成与演变团队古气候变迁与物种演变研究组黄永江副研究员报道和描述了发现于横断山南缘鹤庆晚上新世地层(约360-260万年前),大量保存精美的蔷薇科草莓属(Fragaria L.)果实化石和悬钩子属(Rubus L.)内果皮化石。其中,草莓属化石是该属化石在东亚的首个化石记录。横断山是现代草莓属和悬钩子属的多样性分布中心,草莓属有8种(共约20种),悬钩子属超过100种(共约750种)在横断山一带有分布。本次化石发现表明草莓属、悬钩子属至少在晚上新世就分布于横断山地区。同时,丰富的悬钩子属化石也发现于横断山腹地兰坪同时代地层,这表明悬钩子属至少在晚上新世时就在横断山具有较高的多样性。悬钩子属虽然世界广布,但具有明显的温带性质,该属在横断山的多样性演化可能与横断山的抬升而形成的温凉、高度异质性的环境有密切联系。该研究以Fruit fossils of Rosoideae (Rosaceae) from the late Pliocene of northwestern Yunnan, Southwest China为题,发表于Journal of Systematics and Evolution,黄永江副研究员和周浙昆研究员为共同通讯作者。 

  文章链接 

 

草莓属(A-J)和悬钩子属(K-T)化石 

 

扫描电镜下悬钩子属形态特征 

  二、西藏高原榆科化石研究 

  椿榆属(Cedrelospermum Saporta)隶属于榆科,为灭绝属,该属化石广泛见于北美和欧洲新生代地层,但在亚洲化石记录非常稀少,仅见于中国云南马关早中新世地层。中国科学院昆明植物研究所古气候变迁与物种演变研究组助理研究员贾林波与中国科学院西双版纳热带植物园苏涛研究员合作报道和描述了发现于西藏高原伦坡拉和尼玛盆地晚渐新世(2800-2300万年前)地层的椿榆属果实及叶片化石,建立了椿榆属一新种,西藏椿榆(Cedrelospermum tibeticum L. B. Jia, T. Su & Z. K. Zhou)。结合已有研究资料,提出椿榆属果实的形态演化历程为由单翅至双翅、由主翅和副翅夹角较小至较大、由主翅尖端钝圆至尖锐。同时形态学研究显示伦坡拉和尼玛盆地的椿榆属果实均具双翅,不同于欧洲的该属化石,而与北美古近纪的该属果实相似,证实了椿榆属起源于北美,随后经由北令路桥传播到亚洲的假说。已有的椿榆属形态重建显示椿榆属植物为乔木,主要分布于温暖湿润的环境,椿榆属化石在西藏高原腹地伦坡拉和尼玛盆地的发现表明,在晚渐新世时西藏高原腹地可能为温暖湿润的环境,且海拔较低。此后,由于青藏高原的进一步隆升导致了椿榆属在青藏高原的消失。该研究以“First fossil record of Cedrelospermum (Ulmaceae) from the Qinghai–Tibetan Plateau: Implications for morphological evolution and biogeography”为题,以封面文章的形式发表于Journal of Systematics and Evolution,苏涛研究员和周浙昆研究员为共同通讯作者。 

  文章链接 

 

西藏椿榆果实化石 

 

椿榆属叶片化石 

 

椿榆属果实形态演化历史重建 

  以上研究得到了国家自然科学基金重大项目(No. 31590820, 31590823),中国科学院先导项目(No. XDA20070301),国家自然科学基金面上项目(Nos. 4166113404931670216, 31700184, U1502231)等的资助。 


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