本报讯记者从中科院西双版纳热带植物园获悉,该园助理研究员苏涛博士与合作者研究发现,晚上新世以来东亚冬季风的显著增强导致雪松在横断山区消失,并首次提出季节性干旱是导致一些物种在横断山地区消失的重要原因,为认识季风气候演化对物种分布和生物多样性的影响提供了新观点和思路。该研究成果发表于国际期刊《第四纪研究》。据苏涛介绍,研究地质时期物种分布对环境变化的影响,能为认识现代气候变化对生物多样性的影响提供重要的地质学证据。尽管我国横断山地区是世界现代物种多样性中心之一,但目前缺少对该地区地质时期气候变化对植物分布及其多样性影响的研究。研究组通过比较不同地质时期雪松的孢粉含量发现,云南第四纪地层中孢粉含量逐渐减少并最终消失。结合古气候重建结果和现代种子生理学研究,研究人员推测其消失与第四纪北极冰盖加厚导致的东亚冬季风增强有关。苏涛说。他告诉记者,雪松属种子为顽拗性种子,秋季成熟后不经过休眠直接发芽,晚上新世以来,东亚冬季风的显著增强导致了云南冬季的干旱化,从而阻碍了雪松幼苗种群的建立,雪松逐渐在云南消失。同时,科研人员通过比较现在雪松分布区和云南降雨量特征,发现云南冬季降雨量明显低于雪松现在分布区的冬季降雨量,支持了此前的推论。据了解,雪松属共有4个现生种雪松、大西洋雪松、短叶雪松和黎巴嫩雪松。其中,雪松原产于喜马拉雅山西坡,其余种分布于地中海地区。虽然雪松是我国常见的栽培树种,但在我国还没有发现原生的雪松分布。《中国科学报》
(2013-08-22 第1版 要闻)

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水杉(Metasequoia glyptostroboidesHu et
Cheng)为柏科水杉属的落叶性乔木,以其现生种的发现晚于其化石的报道而成为著名的活化石。目前原生水杉仅有5300余株,孑遗于湖北、湖南和重庆交界处的湿润山谷地区,属濒危物种。化石记录表明,水杉属最早出现于晚白垩世,之后迅速扩散到北半球的大部分地区,在古新世、始新世全球大暖期时甚至在北极圈内形成纯林。随着气候逐渐变冷,水杉属分布区的北界逐渐向南移动。最晚的化石发现于日本的更新世地层。虽然中国是水杉的原产地,但目前仅有少数可靠的化石记录,主要见于东北和北方古近纪地层,少量散见于东部沿海新近纪地层,而晚中新世至更新世的化石记录在中国几乎缺失。由于水杉属是一个典型的松柏类孑遗类群,对其化石的研究有助于理解松柏类的生物地理分布模式及其对气候变化的响应机制。

人类活动以前所未有的规模和速度改变着生态环境,我国由于经济发展、人类活动强度增加导致各种生态环境问题日益严重。生态系统能否稳定、持续地发挥其功能受到政府以及学者的关注。

近几年,中国科学院西双版纳热带植物园标本馆高级工程师王力和古生态学研究组研究员苏涛、周浙昆等与国内外研究团队开展合作,在云南省镇沅县三章田中中新统(时间为15.97–11.63百万年前)多个层位中发现了大量的水杉化石。通过与水杉属其他化石种及现生种的宏形态和微形态对比,显示该化石具有现生水杉的典型特征。但由于缺少雄球花、孢粉、种子和木材的化石标本,遂将该化石定为现生水杉近似种Metasequoiasp.
(cf.Metasequoia
glyptostroboides
)。该化石表明水杉属至少从中中新世以来即具有形态演化的迟滞性,并具有与现生水杉类似的生理生态特性和环境适应能力。

我国西南地区,特别是长江黄河上游生态屏障区、三江并流区生态系统复杂多样,是全球生物多样性、水资源等自然资源最为丰富的地区之一,对维持我国华东、华北、华南乃至东南亚的生态及社会、经济安全起着举足轻重的作用。该地区位于我国第一和第二阶梯上,地貌类型复杂、分布着高原、高山峡谷、喀斯特地貌等,生态环境极为敏感和脆弱。近几个世纪以来,西南地区环境的变迁进程明显加快,尤其是近几十年来,该区域出现了一系列生态环境问题,如冰川消融、森林减少、气候变暖、石漠化、水土流失加剧等,导致生态系统稳定性降低,严重影响到了生态系统服务功能的发挥,生态屏障作用不断削弱,从而威胁到我国的生态安全。

三章田水杉化石是水杉属在中国西南地区的首次发现,也是迄今为止世界上分布最南的水杉化石记录。通过对比化石产地云南省镇沅县和现生水杉最大的孑遗地湖北省利川市的气候参数,发现镇沅县为典型的东亚季风性气候,表现为全年的大量降雨集中在夏季,而冬、春季非常干旱;相反,利川市季风性气候特征较弱,具有湿润的春季。由于春季是水杉种子萌发、幼苗建成和树木发芽的关键季节,而水杉具有不耐干旱的生理特性,据此推断东亚季风在中中新世之后的多次加强导致的春季干旱造成了水杉在云南的消失。由于东亚季风的加强而在中国西南地区消失的化石植物还包括近几年报道的雪松属和北美红杉属。

目前西南地区正在发生的一系列生态环境变化与第四纪历史上所经历的生态环境巨变具有很强的类比性。充分了解过去气候变迁对生态系统的影响和作用规律,以及探究气候稳定区范围对认识当下全球变化对区域生态系统稳定的影响有着极其重要的作用。冷杉是中国西南地区针叶林重要的建群种,是生态屏障重要的组分,是该地区生态系统稳定的基石,研究冷杉分布变迁规律、避难所及其与气候因子之间的关系,对在气候变化背景下保护物种多样性、维持生态屏障生态系统稳定及保障生态系统服务功能正常发挥都有重要意义。然而,目前人们对西南地区第四纪的物种的迁移规律、生态系统变化、相关物种适应机制等认识不足,还不能准确回答西南地区冷杉属物种适生区如何变迁?其调节和适应机制是什么?西南地区是否存在冷杉避难所?在哪些区域?环境因子如何驱动冷杉属植物分布变化?

该研究以The disappearance ofMetasequoia(Cupressaceae) after the middle
Miocene in Yunnan, Southwest China: Evidences for evolutionary stasis
and intensification of the Asian monsoon

为题,发表在国际学术期刊《古植物学与孢粉学评论》(Review of
Palaeobotany and Palynology
)。该研究得到国家自然科学基金(No. U1502231,
No. 31300188, No. 41661134049)、版纳植物园博士后研究基金(No.
119103KP07)、现代古生物学和地层学国家重点实验室(中科院南京地质古生物研究所)开放基金(No.
123108)等的资助。

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