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亚洲内陆喜热紫荆化石——中新世青藏高原黄河源地区低海拔的证据

发布时间:2022年02月10日 16:49

现代紫荆属Cercis为被子植物第三大科豆科紫荆亚科落叶小乔木或大灌木,单叶掌状脉、全缘或先端微凹;花艳丽,两性、两侧对称,紫红色或粉红色,具梗,排成总状花序单生于老枝上或聚生成花束簇生于老枝或主干上(图1)。荚果扁平狭长圆形,不开裂或开裂;除基部类群黄山紫荆C. chingii外,腹缝线具狭翅(图1)。该属有9种,间断分布于北半球中低纬度地区,即中国大陆东部、中亚-西亚-南欧、美国西南部和北美东部亚热带-暖温带(图2A)。

1 现生紫荆属的花、豆荚

2 紫荆属Cercis现代地理分布、大化石记录(A)和简化系统树(B

紫荆早春未出叶时先开花,由于其短枝极度缩短且花柄很短因而看起来像长在树干上,成簇生长甚是好看,正是因为这种奇特的开花方式让它有了满条红这个特殊名字,是常见的园林观赏植物。紫荆果实样貌就如荷兰豆一般,满树的豆荚挂在树枝上如同子孙满堂的大家庭,甚是和睦。在我国紫荆主要分布在东南部,北至河北,南到广东及广西,西至云南、四川,西北到陕西,东至浙江、江苏和山东等省区。需要指出的是,我国香港特别行政区区旗的紫荆花图案源于紫荆属的姊妹群——热带植物羊蹄甲属Bauhinia L.,切不可混淆。

3 青藏高原东北部泽库早中新世绝灭紫荆Cercis zekuensis果实化石

目前,古植物学家在美国俄勒冈州Teater Road36Ma地层中发现得紫荆属豆荚及叶片,这是目前为止该属最早的可靠化石记录。这与分子钟证据一致。现代分子学、形态学证据将紫荆属划分为三个支系:黄山紫荆、黄山紫荆外中国类群、欧美类群,分别对应不同生境(图2B)。

新生代渐-中新世之交是我国气候转型和现代植被演化成型的关键时期。然而,新近纪以来青藏高原隆升的气候效应和曾经广布森林种群响应这地质过程及形成的地理面貌仍不清晰。2021年以长安大学古植物与气候变化研究组李相传博士和肖良副教授、University of Florida佛罗里达自然历史博物馆Steven R. Manchester教授、首都师范大学姚云志教授与任东教授以及广州大学杨强博士开展合作,在植物学国际期刊Journal of Systematics and Evolution发表了题为A unique record of Cercis from the late early Miocene of interior Asia and its significance for paleoenvironment and paleophytogeography的研究论文。该论文对青藏高原东北部中新世木本植物-紫荆属果实化石进行了深入研究,描述了其形态特征(图3)并建立泽库紫荆化石种Cercis zekuensis;结合现代紫荆北半球中低纬度亚热带-暖温带间断分布地理特征,讨论了高原隆升、紫荆生态演化与地理传播以及现代高原黄河源地区高寒生态系统起源的关系,揭示了中新世泽库存在森林植被,明显不同于今日的高寒草甸景观;根据(古)气温梯度和现代类群生境,定量重建了青藏高原东北部的古海拔,低于2400m的古海拔表明中新世以来该地区经历了1300m左右的隆升过程。

大化石研究以及先前发表的孢粉资料表明,该地区植被从中新世多个阔叶木本植物类群组成的暖温带森林更替为当今的高寒草甸景观,海拔升高起了决定性作用,使得环境中关键因素——温度(如年均温、冷月月均温)不允许高大木本植物继续存活,即地形高度超过了木本类群的森林线(forest line)或木本线(tree line)。因此,青藏高原东北部构造活动是导致区域植被演替的驱动机制,季风控制下的干旱区范围、干旱季节长短变化是次要因素。


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