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御风而来只为那惊鸿一瞥 精选

已有 4019 次阅读 2020-1-14 17:24 |个人分类:科学考察|系统分类:科研笔记| 西藏, 班戈, 兔耳果, 龙脑香, 生物地理

        6月的大地已是夏日炎炎,而西藏腹地海拔接近5000米的荒岗,仍就寒风凛冽。在氧气仅平原一半的旷野上,一群年轻人穿着厚厚的羽绒冲锋衣,在叮叮当当的敲打着,他们正在寻找埋藏在5000多万年地层中的密码。这地方人迹罕至,举目四望,沟壑纵横,满目荒凉。这地方我们叫它蒋浪,至于为何叫蒋浪(图1,2),却无人知晓,据说是得名于附近的村庄。

图1. 西藏腹地海拔4890米的班戈

  图2. 周浙昆、星耀武在班戈采集化石

 一天下午,筋疲力尽的小邓同学敲打着一块岩石,突然他像触电一样的跳了起来。大家围了过来,只见打开的岩石中,印着一枚果实的压痕,在高原阳光的照射下,竟有一点金灿灿的感觉(图3)。这枚果实压痕呈椭圆形,长约1厘米,宽约0.5厘米,有数条脊,由果实顶部向外延展出两根长长的翅,翅长约3厘米,像两只长长的耳朵长在果实的顶端,这和热带雨林龙脑香的果实非常相似(图4)。一向沉稳,遇事冷静的苏涛拨通了我的电话,用颤抖的声音和我说(后来他说颤抖因为缺氧而不是激动):“周老师我们发现了龙脑香的化石”。海拔4800米的腹地发现了龙脑香化石,可是一个“毁三观”的发现呀。龙脑香科植物是热带雨林的标志性树种(图5,6),发现龙脑香科的化石,这意味着这里曾经存在过热带雨林,这可是海拔4800多米的高原腹地啊。听完苏涛的电话,我按下同样激动的心情,强作镇静地说到“把照片发过来自看看”。晚上苏涛发来照片。咋一看还真像龙脑香科的翅果,椭圆形的种子,带着两个长长翅,但是再仔细观察,就发现了不同。首先龙脑香的翅果是由苞片演变而成,从果实的底部向上包裹,在顶部形成长翅,在龙脑香的翅果中很容易看到宿存的萼片。而这个化石的翅是直接从顶部生长出来的,虽然两者同是翅果,但是两者的“翅”来源是不同。鸟和蜻蜓也都有翅膀,但是在亲缘关系上,两者的差距又是显而易见的。 只有同源形状才对指示亲缘关系有意义,这是生物学的一个基本原理。其次,龙脑香科是5基数的(也就说,萼片,花瓣,花冠甚至雄蕊都以五为基数)(图7,8),虽然在大多数时候变成翅膀的苞片仅有两枚(极少数为三枚)但是在果实的顶端,仍能够观察到宿存的苞片。第三,龙脑香果实的翅有2-3条平行的主脉(图9),而化石果实的翅是典型的羽状脉(图10)。

图3. 兔耳果的化石

图4. 新鲜出炉的兔耳果化石

图5. 以龙脑香科植物为标志的热带雨林

图6. 热带雨林的标志树种海南坡垒(Hopea hainanensis) 

图7,婆罗双幼果的苞片,显示五基数Shorea seminis (5)

图8 皴皮婆罗双的成熟的果实(Shorea leprosula) 

图9. 龙脑香果实的翅上的纹脉


图10. 经过修整的兔耳果果实,显示翅上的脉为羽状


那么这个东东不是龙脑香又是什么呢?这个问题只从这块化石发现以后,就一直在扰动着考察队员的内心,大家急切地想知道答案。这群小伙子忍受着高原缺氧的痛苦,白天继续采集化石,晚上查阅文献,终于在浩如烟海的文献中找到了线索。2010年我们的老朋友,美国古植物学家Steven Manchester教授就报道了一个新发现的果实化石(图11),将其命名为:“Lagokarpos, 这个词来自希腊语,由lagos,和karpos两词组合而成的,lagos是兔子的意思,而karpos的意思是果实,中文我们就叫它兔耳果吧。

兔耳果就是一个植物界的四不像,说它像龙脑香吧,如上所述两者之间的差别又被一一找出来。莲叶桐科一个主要分布于热带、亚热带Gyrocarpus属的翅果和兔耳果也十分相似(图12),但是两者之间也有不同,最大的差别在于Gyrocarpus翅膀的脉是网状的,而兔耳果翅上的脉是羽状的。喜欢实木家具的人也许知道有一种来自亚马逊森林的木材叫做“斑纹漆木”,这木材因其材质坚硬且木纹似虎皮的斑纹而得名。斑纹漆木属(Astronium)也是长着翅果,而且翅膀的纹路和兔耳果也非常相似,但是斑纹漆木有5个翅膀而且果实是圆形到盘状和兔耳果也有差别(图14)。兔耳果还和蓼科蓼树属(Triplaris)(图15)以及茜草科的Alberta magna的果实都有几分相似(图13),但是也都有差别。在现在的将近30万种的被子植物中,我们都没有为兔耳果找到妈妈,甚至是表亲也没有,因此不能将它归入任何一个现代的科。这很可能是一个已经灭绝的类群,它御风而来,竟来不及和我们相认就永远的消失了。通过对比西藏班戈发现的兔耳果和美国绿河发现的兔耳果通过与北美发现的兔耳果,我们将西藏发现的兔耳果命名一个新种,西藏兔耳果(Lagokarpos tibetensis  H. Tang, T. Su & Z. K. Zhou)。

当研究取得初步进展的时候,我们和Steve分享了结果。没有想到,他告诉了我们另一个惊人的消息,德国著名的始新世化石产地Messel,也有兔耳果的化石,并且给了我们一张照片(图11)。这个消息使得西藏兔耳果的发现更有意思了。Steve的研究发现在美国,兔耳果仅存于中始新世以前的地层,就是在相邻很近的两个植物群,中始新世以后的地层中,兔耳果也消失得无影无踪。德国Messel的化石点,地质年代也是中始新世,这是不是预示着兔耳果仅存在于中始新世以前的地层中呢?其二,美国与德国的的兔耳果都是成长在一种温暖湿润的热带、亚热带环境,那么西藏的兔耳果生活的环境也应该和其相同或者相似。其三,兔耳果是怎么漂移过海的?从化石记录看,最早兔耳果的化石记录在美国,可以推测兔耳果是起源于美国的,Messel和蒋浪的化石都是从美国御风而来(扩散而来)的。那么这个路线又是怎么走的,是从美国绿河先到德国Messel,再从德国Messel到藏北的班戈呢?还是到从不同的路线,到了德国和青藏高原?古地理学证据表明,在渐新世以前欧洲和亚洲之间,横亘着一条图尔盖海峡,两者之间没有陆地相连。而北美则在高纬度地区分布通过格林兰和白令陆桥与欧洲和亚洲有区系成分的交换,在古新世到始新世中期全球气候比较温暖,一些热带、亚热带类群,比如棕榈、红树林等的分布范围甚至可达北极圈内。兔耳果很有可能是分别通过北大西洋路桥到达欧洲,而通过白令陆桥到达的西藏(图16),而这条路径也被我们研究组发现的一系列化石如等类群如椿榆、臭椿、似浮萍叶、勾儿茶等类群的传播路线所证实。在古近纪早期,青藏高原如同一个十字路口,同北半球在植物区系间有着十分紧密的联系。

虽然兔耳果的研究成果已经发表(Tang H, Liu J, Wu F-X, Spicer TEV, Spicer RA, Deng W-Y-D, Xu C-L, Zhao F, Huang J, Li S-F, Su T*, Zhou Z-K*, 2019. The extinct genus Lagokarpos reveals a biogeographic connection of Tibet with other regions in the Northern Hemisphere during the Paleogene. Journal of Systematics and Evolution, 57:670-677.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/jse.12505).但是还留下了许多未解之谜,除了上述推测之外,我们还在为兔耳果找妈妈。这个问题的解决也许有待于更多化石的发现,特别是更完整的化石,比如叶子和果实连在一起的化石。古生物研究就是这样,当你揭开了一个秘密,却又发现了更多的秘密,越来越多的秘密吸引着我们不断去探源。有道是:

一枚奇果生双翼,深藏高原千万年

敲碎岩石寻旧影,打开天书读新篇。

斑纹龙脑非真脉,兔耳御风续亲缘。

夙愿未了身已亡,只留奥秘在人间。

图11. 中、美、德三地的兔耳果

图12 Gyrocarpus属的翅果


图13茜草科Alberta magna的果实

图14. 班纹漆木的果实

 图15。 蓼科蓼树树的果实

图16. 兔耳果可能的扩散路线

照片由唐赫和黄健提供,素描图由吴飞翔绘制





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