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JSE专辑 | 亚洲新生代植物群的生态和生物地理意义

已有 840 次阅读 2019-4-18 14:48 |个人分类:期刊推荐|系统分类:论文交流


作者介绍

刘晓艳博士,中山大学生命科学学院特聘副研究员。主要从事华南地区新生代植物多样性、古地理及古气候重建。近年来,在古近纪植物多样性和古气候定量重建等方面取得了重要进展。迄今为止,在Gondwana Research、Climate of the Past、Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology、Journal of Systematics and Evolution、Botanical Journal of Linnean Society、Acta Geologica Sinica (English Edition) 等学术期刊上发表论文17篇。


Steven R. Manchester博士,美国佛罗里达大学佛罗里达自然历史博物馆古植物学主管。从事古植物学研究42年,主要研究兴趣包括北半球现代被子植物科的演化、多器官(花、果实、花粉、叶、木材)古植物与系统发育研究以及北美、中欧和东亚古新世-始新世植物群研究等。在古植物学和植物地理史研究方面做出了突出贡献。与世界各国科学家密切合作,联合培养了大量优秀青年学者。迄今为止,在Palaeontology、Journal of Paleontology、Review of Palaeobotany and Palynology、American Journal of Botany、Journal of Systematics and Evolution、Botanical Journal of Linnean Society、International Journal of Plant Sciences 等国际学术期刊发表研究论文200余篇。



亚洲新生代植物群的生态和生物地理意义

专辑前言


刘晓艳(中山大学生命科学学院,中国)

Steven R. Manchester(佛罗里达大学自然历史博物馆,美国)


2017年7月25日,在深圳第十九届国际植物学大会上,我们组织了“亚洲渐新世和新近纪植物群的生态和生物地理意义”专题讨论会。基于这一研讨会,本期专辑收录了亚洲古近纪和新近纪古植物的最新研究。这一时期化石植物群散布整个亚洲,为评价植物群落响应地形和气候变化提供重要数据。这期间(33.9‒2.58 百万年)不断隆升的山脉、气候变化及海平面的相应变化影响着现代植物多样性空间格局的发展。本期专辑作者运用多种多样的方法研究了不同类型的植物化石,包括果实、种子、叶、木材和花粉,研究了系统分类、古生物地理、古生态及气候变化等相关问题。近年来,涌现了大量新的化石植物群研究,详细描述了各种各样的植物类群(如Huang et al., 2016; Quan et al., 2016; Yabe, 2017; Yabe & Nakagawa, 2018)。这正是我们收集最新化石记录和古环境数据,讨论其古生态和古地理意义的良好时机,促进更好的理解生物地理的变化机制。


亚洲植物化石记录是了解植物迁移、扩散和灭绝模式的关键,这些模式造就了北半球现代植物地理格局。地质时期生物多样性研究对理解如何形成丰富的现代植物多样性是至关重要的(Popova et al., 2013; Huang et al., 2016; Yabe, 2017; Yabe & Nakagawa, 2018)。


专题研讨会主要聚焦于亚洲渐新世和新近纪植物群。国际地层组织已基本不再使用以前的“第三纪”概念,而是支持“古近纪和新近纪”。但是传统的将渐新世定义为古近纪,使得古近纪和新近纪之间的差异似乎过于人为,因为与古新世和始新世植被相比,渐新世的植被与新近纪(中新世至上新世)的更为相似。在本期JSE专辑,我们拓宽范畴,纳入一些古新世和始新世植物化石研究。这些论文涵盖两个相互交叉的主题:基于化石植物群评估植被和气候、系统分类学和生物地理史。



Popova et al. (2019) 基于保存精美的果和种子化石,研究了渐新世至早中新世西伯利亚西部植被的植物区系变化和群落。通过分类学研究,共鉴定26个化石植物功能型,包括但不仅限于C4草本植物、夏季常绿阔叶北极灌木、常绿阔叶温带灌木、常绿阔叶耐干旱灌木、常绿针叶北方/温带寒冷乔木、常绿针叶耐干旱乔木、常绿阔叶亚热带乔木、夏季常绿阔叶北方/寒冷温带乔木以及水生组分。运用数据库分析了这些功能型的分布,其中数据库涵盖了Nikitin (2006) 中66个果实植物群。基于以上数据,可以得出结论:温带中生代的针阔落叶混交林在西伯利亚渐新世至早中新世仍然存在,支持了该地区在这段时间的气候条件相对稳定无明显干旱的观点。作者还发现渐新世末期植物分类多样性的增加,尤其是湿地草本植物和落叶乔木和灌木,其原因可能与降雨量以及副特提斯海退缩后陆生生境的扩张相关。


Yabe et al. (2019) 报道了信息量大、富有洞察力的现代东亚特有松柏类古植物历史,重点研究了日本和韩国渐新世和新近纪植物群。水杉属(Metasequoia)、水松属(Glyptostrobus)、台湾杉属(Taiwania)、油杉属(Keteleeria)、金钱松属(Pseudolarix)和杉木属(Cunninghamia)6属相对于其现生亲缘类型适应于更宽的环境范围,它们的地理分布可能通过生境的分区,自晚中新世即已发生转移和/或退缩。在中中新世气候最适宜期,它们的生境似乎已向更温暖的环境扩展,随后,上新世末期变为温暖的森林植被。柳杉属(Cryptomeria)和罗汉柏属(Thujopsis)主要发现于更寒冷的温带气候植物群,并继续保持在日本北部即其现生特有种分布区的分布范围。晚中新世至上新世,岛屿与亚洲大陆的连接是容易适应温暖气候的属的扩散走廊。


Wu et al. (2019) 研究了华南地区茂名盆地早渐新世柏科植物的叶片和角质层。尽管这一化石的叶片与欧洲和北美渐新世-中新世灭绝种Tetraclinis salicornioides(球果和叶片相连,Kvaček et al., 2000)的叶具有一定相似性,但是作者认为这些叶化石可归入现代属翠柏属(Calocedrus),与广西渐新世(Shi et al., 2012)及浙江和云南中新世(Zhang et al., 2015)的叶化石相似,进一步增加了该属的化石记录。其中,云南中新世地层还发现翠柏属球果。


Liu et al. (2019) 系统研究了华南地区茂名盆地早渐新世尚村组的栎属青冈亚属果实、叶及花粉,揭示了青冈亚属植物在渐新世甚至更早即已分布到其现代分布中心之一的华南低纬度地区。近期,古植物学者们已报道大量华南地区渐新世热带-亚热带果实植物群,包括漆树科(Anacardiaceae,Fu et al., 2017)、橄榄科(Burseraceae,Han et al., 2018b)和防几科(Menispermaceae,Han et al., 2018a)。当前化石记录及上述果化石均与当地现存的类型亲缘关系密切。


榆科化石属Cedrelospermum具有独特的翅果,以往仅发现于欧洲(例如,Saporta, 1889; Hably & Thiébaut, 2002; Wilde & Manchester, 2003; Kvaček & Teodoridis, 2011; Collinson et al., 2012)和北美(Manchester, 1989; Magallón-Puebla & Cevallos-Ferriz, 1994)新生代地层。曾有假设认为该属仅分布于欧洲和北美,亚洲无分布(Manchester, 1999)。但云南东南部早中新世可靠的该属果实的发现反驳了上述假设(Jia et al., 2015),然而,Cedrelospermum属在北半球陆块之间的传播路径仍然未知。本期Jia et al. (2019) 为我们揭开了对该属复杂的生物地理史理解的新篇章,该文报道了发现于青藏高原晚渐新世地层的Cedrelospermum,而该地区现今没有木本植被,揭示了该属连同其他中生代成分在青藏高原主体抬升之前即已成为当地特有分子。


Xu et al. (2019b) 描述了青藏高原东南部晚始新世桤木属(Alnus)的叶片和果序,拓展了我们对桦木科(Betulaceae)化石记录的认识。通过与现代和化石种进行详细的形态学比较,当前化石与现生川滇桤木Alnus ferdinandi-coburgii C.K. Schneid最为相似。当前标本是青藏高原最古老的桤木大化石。依据现生川滇桤木生长的年平均温度和降雨量,推测青藏高原东南部晚始新世比现代气候温暖和潮湿得多。这一发现与青藏高原东南部在晚始新世后持续不断隆升的其他证据一致。


Xu et al. (2019a) 研究了产自西藏南部柳曲早古新世和云南西南部景谷盆地中中新世的蕨类化石,形态类似于现代金星蕨科Christella,对青藏高原及邻近地区古环境研究具有重要指示意义。由于现代蕨类植物属间形态特征的融合,其他学者倾向于将这一类叶片归入化石属Speirseopteris(Stockey et al., 2006)。本研究中,通过对比现代的生境条件,作者认为柳曲植物群的沉积发生在青藏高原主要隆升之前,当时的环境温暖湿润,所处海拔明显低于现在。


Huang et al.(2019)报道了产自中国西南地区云南西北部晚上新世的蔷薇科蔷薇亚科草莓属(Fragaria)和悬钩子属(Rubus)非常有特色的的化石内果皮。目前,这两属在该地区非常多样,揭示了早在晚上新世它们就已经是该植物群的一部分。这一研究非常重要,有利于理解在环境变化和青藏高原的隆升扩张的驱动下,云南西北部被子植物在新近纪之后的分化。


Srivastava et al. (2019)重新进行了金虎尾目具有代表性的顶部进化枝的研究,对印度德干特拉帕层的白垩纪至古新世双子叶树木的早期研究进行了补充(Wheeler et al., 2017)。基于木材解剖结构,他们鉴定出两个类型,即现代亲缘关系未知的Elioxylon和类似于现生钟花科大风子属Hydnocarpoxylon indicum Bande & Khatri。这是金虎尾目顶部进化枝最早的化石记录,支持了钟花科和(或)杨柳科的“走出印度”假说。


虽然现存藜科(Chenopodiaceae)的多孔花粉具有足够的独特性,可以在孢粉学化石组合中很容易地鉴定到科的水平,但不同属花粉形态的重叠,使得化石藜科花粉归入现存属的鉴定缺乏信心。这就阻碍了从现代亲缘属那里推断化石出现的详细环境条件的尝试。然而,Lu et al. (2019) 在分析中亚沙漠现代不同环境下挑选出的藜科现存分类群花粉的基础上,提出了另一种方法。作者将花粉中特有的形态症候与不同环境条件相关的六种功能类型联系起来,即温带矮半乔木荒漠、温带肉质盐生荒漠、温带一年生禾本科荒漠、温带半灌木矮半灌木荒漠、高山垫层矮半灌木荒漠。这项工作显示了基于化石组合中发现的藜科花粉种类检测特定植被类型的潜力。


第19届国际植物学大会古植物学专题报告作者及同行合影

(俄罗斯科学院科马诺夫植物园Svetlana Popova研究员供图)


(感谢中山大学金建华教授审阅译文;感谢梁燕编辑和王率真编辑在专辑准备、出版、宣传方面的投入和贡献。)





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