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追寻东亚植物区系的源头——泰国新生代植物考察纪 精选

已有 4284 次阅读 2024-2-18 15:57 |个人分类:科学考察|系统分类:科研笔记

追寻东亚植物区系的源头——泰国新生代植物考察纪

         东亚植物区系来源于何处,热带亚洲植物区系又是如何起源,一直是两个饶有兴趣的科学问题。为此,植物学家和古植物学们,孜孜以求不断探索。关于热带亚洲植物区系的起源,Science 2021年有一篇论文,提出龙脑香科植物起源于非洲的观点。而关于东亚植物区系的起源,我的导师吴征镒院士早在1965年就对中国植物区系(东亚植物区系的主体)起源提出过一个假说,他认为:“在北纬20°-40°间的中国南部、西南部和印度支那地区是东亚植物区系的摇篮”(吴征镒,1965,科学通报),世界著名植物学家Takhtajan1968年也得出了相近的结论。要验证这一假说,探索热带亚洲和东亚植物区系的起源,低纬度新生代的植物化石记录就显得尤为重要。

        然而,由于新生代植物研究的主体在欧美,绝大多数研究材料也是来自的欧美高纬度地区;加之亚洲低纬度地区,植被茂密覆盖广泛,来自低纬度热带亚洲的地区新生代化石和相关研究就比较少,与其该地区丰富的现代植物多样性相比,更显得十分的微不足道。

        近年来这个状况有所改善,低纬度新生代植物的研究受到了重视和加强。中山大学金建华教授团队,深耕华南新生代植物,有了许多重要而有趣的发现。我们研究组不经意间也发表了7篇越南和泰国新生代化石的论文。美国植物学家Peter Wilf最近获得美国自然科学基金的资助,将注意力投向了越南新生代植物的研究,开始采集和研究这一地区新生代植物。

        尽管如此,低纬度热带亚洲的地区新生代的研究仍是十分的薄弱,我们研究组近年来,虽然将主要精力放在了青藏高原新生代植物,但是也始终盯着低纬度地区的新生代植物。

       20241月研究组的第一次野外工作,便是对泰国北部新生代植物的考察。从西双版纳和泰国清迈可谓一衣带水,不到一个小时的飞行,就抵达了清迈。苏涛的泰国学生Fah已经安排好了相关的事宜,午饭过后,我们驱车向南,差不多将近5个多小时的才抵达了此次行程的最南端达府(Tak province)的湄索县(Mae Sot District),路上的边防检查站提醒我们,这里已经是泰缅边境了。

        随着车子的南行,我是喜忧参半。喜是来自于一路南行,纬度变得越来越低,这里的纬度已经达到了北纬18°左右,如果在这里的找到化石,特别是古近纪的化石,对于探索上述两个科学问题,将有着重要的意义。忧是来自平坦的地形地貌,茂密的森林和大面积的农田,这样的环境要发现化石非常困难(图1)。

图1 泰国北部公路边的干龙脑香林.jpg

图1 泰国北部公里边的干龙脑香林(黄健拍摄)

        第二天一早,我们首先访问了一个当地的小学老师。这位小学老师是一位化石爱好者,他在湄索周边采集了不少化石。他向我们展示了他所采集的化石(图2)。看到他采集的化石,我心中有了底,知道此行不会空手而回,心里的担忧去掉了一大半。古生物是基于发现的学科,没有化石的化石,研究工作就是空中楼阁,化石的采集和发现就尤为重要,民间化石爱好者是古生物学工作者最好的伙伴,许多重要的化石都由他们发现的,国内外皆是如此。

图2 观查泰国小学老师的化石收藏.jpg

图2 泰国小学老师的化石收藏

        在这位小学老师的带领下,我们来到植物化石的产地。这是位于公路旁的一块私人领地,大概是要盖房子的原因,这块平整的土地上没有农作物覆盖,土地的南面有一个一米高的小土坎,那位小学老师的化石就是产自这里(图3)。车一停稳,我们便迫不及待跳下车,拿起地质锤就敲打了起来,不一会儿就有人报告,打到了化石,这给了大家很大的鼓舞,更加卖力的敲打了起来,便纷纷都有了自己的发现,化石逐渐多了起来,有些化石的保存得相当好(图4,图5)。

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图3 泰国湄索的化石产地

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图4 采自湄索的化石

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图5 采集湄索的化石

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图6 采集湄索的腹足类化石

        粗粗看了一下采集的化石,就不难发现它们和在云南新生代地层中采集的植物化石有显著的区别。云南新生代地层中壳斗科植物是一个优势类群,几乎每个新生代的植物群都有壳斗科植物的化石。在泰国湄索发现的化石,虽然许多的类群一时难以辨认,但是可以肯定是没有壳斗科的成分,这应该是两地植物区系在地质时期的一个重要区别特征。在越南北部新生代地层中,壳斗科的化石也是比较普遍。当然,也有一些相同的成分,比如云南和泰国新生代地层中,豆科化石都比较普遍。在我们采集的化石中,有些叶片看起来很像龙脑香科的植物(图4),当然这需要回到实验室最终仔细对比才能确认。

        这次泰国之行的主要目的,是尽可能多地考察的化石产地。我们在大半天的时间里,采集了一百多块化石之后,就转移到下了一个化石点。在这里虽说发现了化石并采集了不少化石,但仍有许多工作等待去开展。化石产地的露头比较浅,地层情况不清楚,从泰国的地质资料得知,这是一套新近纪的地层,更进一步的信息就不得而知了。在采集化石的同时,我们也采集了孢粉样品和可能用于测年样品。没有可靠的年代约束,植物化石的价值就要大打折扣。

       离开湄索化石产地,我们又对达府的几个新生代地层进行了考察,在其中一个新生代产地中发现了大量的腹足类化石(图6),另有一个第四纪的产地,保存了一棵硕大的硅化木。这棵12万年前硅化木化石树,2022年被吉尼斯世界纪录认为最长的硅化木化石茎干(longest tree trunk fossil silicified,保存的部分长达69.70M,最宽处有1.8米(图7)。这棵化石树被鉴定为:优雅凤眼木(Koompassixylong elegans,它和马六甲凤眼木(Koompassia malaccensis)有着最近的亲缘关系。凤眼木属植物是豆科植物,主要分布于热带亚洲,现今的凤眼木能长到80多米高(图8),据说是豆科植物高度的极限了。这棵巨大的凤眼木保存完好,显然原地埋藏的,它生于斯,埋于斯。凤眼木在现今的泰国也有分布,第四纪的冰期对这里的植物区系影响似乎不大。

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图7 12万年前的硅化木

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图8 现代凤眼木植物(照片来自植物园联盟)

       完成在达府的考察后,我们转展南奔府(Lampang Province)。这里有一个硅藻土的化石点和一个泰国著名的Mae Moh煤矿。硅藻土中产出的化石通常都是保存精美,细节分毫毕现,著名的山旺生物群就是产自硅藻土中,而新生代煤层的上覆地层中通常都有植物化石。

       南奔府硅藻土的那个化石产地,是在一块菠萝地周边的一个灌木丛中,硅藻土的化石产地呈水平状,需要工具取出大块的硅藻土,才能采到化石。尽管如此,我们还是用地质锤采到了不少的化石,其中包括热带雨林的标志性树种龙脑香科的植物化石和豆科植物化石(图9)。根据泰国的地质资料,这套硅藻土地层的年代是上新世,从采到的化石组会看,与现在分布在泰国北部分布的干龙脑香林的组成非常相似。

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图9 采集硅藻土中的化石从左到右:龙脑香科植物的翅果,龙脑香科植物的叶片,豆科植物的豆荚

       Mae Moh煤矿是一个硕大的露天煤矿(图11),矿上还办了博物馆、植物园和高尔夫球场。高尔夫球场是由废料场改建而成,博物馆和植物园虽说比较简单,其和谐发展的理念还是可见一斑。泰国同行提前向煤矿提出的考察采集的申请,在煤矿的工作十分顺利。煤矿方面热情接待了我们,向我们介绍了煤矿的情况,然后,给我们的发了安全帽,警示背心并派专车和专人送我们到煤矿去采集化石(图12)。这里的化石总体上说密度不高,采集化石不太容易,这让我想起了40年前在云南小龙潭煤矿采集化石的情况。在这种地层出露面积较大的地方采集的化石,需要的是耐心,需要不断的敲打,不断的寻找,只有找到了化石窝子(fossil hub,才能采到满足研究所需的化石。记得40年前,我在小龙潭差不多花了一个多星期的时间,经过无数次敲打,才发现了化石窝子。在泰国的煤矿我们还是要幸运得多,不一会儿我们就发现了化石。我们在一块差不多有一立方米大小的岩石是发现了一片完整的芒果化石(图13,图14)),我和黄健用地质锤,小心翼翼地,将这块大石头解剖到了25立方厘米大小。从分子生物学和古植物学的证据都已经表明,芒果这个著名的热带水果,是起源于热带亚洲,我们发现的这块芒果化石,希望能够提供地质历史时期,芒果的形态特征信息并为研究芒果的起源提供地质学的证据。

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图11 泰国Mae Moh露天煤矿

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图12 准备前往煤矿考察

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图13 在一块大岩石上的化石

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图13 芒果化石

       离开煤矿,我们又到了南奔省里县(Li District)的里盆地。泰国学生Fah的硕士论文,做的就是里盆地的植物群。她硕士三年大部分时间都在疫情期间,在此期间,她来不了研究所,导师也不能去泰国,她只能一个人来里盆地采集化石,好在她的家距离这个化石产地不远的地方。里盆地的这个化石点,是一个废弃的煤矿,原来的露天煤矿已经变成了一个水塘,好在Fah来过多次,知道化石窝子在哪里,我们采集了不少了化石,丰富了Fah的化石收集,她还要以这个点为材料,举行开展了博士论文的工作。完成里盆地的化石采集,我们在泰国北部的考察将转向现代植物的考察(图14),关于泰国北部现代植物考察,我将在下一篇博文中和大家分享。

        通过这次泰国北部的新生代植物的考察,我发现热带亚洲新生代植物的化石产地,比我之前的认识要丰富得多,在一个多星期的考察中,我们发现了4个新生代的化石点,并且采集到了一些非常有意思的化石,为进一步深入研究热带植物区系和东亚植物区系的起源,提供了重要的线索,而这方面的研究被大大地忽视了。然而,这是考察虽然发现了4个植物群,但是要在这些植物群的采集化石,也并非易事,首先是地层的出露并不太好,在有些化石产地,需要动用挖掘机,不知道在泰国进行这样的作业是否方便。另一个困难就是泰国的新生代的地层,普遍没有较好的年代约束,缺乏可靠的年代约束,化石的重要性就会大打折扣。当然,这既是挑战也是机遇,不是说一张白纸最好做画吗!

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图14 考察队在里盆地的合影

 



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