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阿根廷化石将橡树和山毛榉的历史带到南半球

据研究人员称,世界上最重要的植物家族之一的历史远远超过以前记录的任何活体或化石标本,如阿根廷巴塔哥尼亚出土的chinquapin果实和叶子化石所示。

“橡树和山毛榉家族被认为是最重要的植物群之一,并且一直被认为是北方的,”宾夕法尼亚州地球与环境系统研究所地球科学和助理教授Peter Wilf说。“我们为壳斗科家族的历史增添了巨大的空间维度,这令人兴奋。”植物家族还包括栗子和密切相关的chinquapins。

北半球和亚洲热带地区常见的是,壳斗科仅在东南亚穿越赤道,甚至在那里几乎没有。这项最新研究于今天(6月7日)发表在“科学”杂志上,延伸了该家族的生物地理学历史,并提出了一个比以前认为的更大的亚洲雨林中的冈瓦纳超大陆遗产。

研究人员首先在丘布特省的Laguna del Hunco发现了类似于一些橡树叶的化石,其中有直的次脉和每个次脉的一颗牙齿。在宾夕法尼亚州立大学,康奈尔大学和MuseoPaleontológicoEgidioFeruglio博物馆之间的长期项目中,叶子占据了数千个5200万年前的叶子化石中的约10%,代表了近200种物种。 MEF),Trelew,阿根廷。

多年来,研究人员对于对叶子进行分类犹豫不决,因为苍白植物学家爱德华·贝瑞已经将类似的化石分配给另一个家庭,并且在如此偏远的地方任何对壳斗科的要求都需要更多的支持证据。

后来,该团队在现场挖掘出罕见的水果化石 - 两个水果簇,一个含有110多个未成熟的果实 - 并将它们与活着的亲戚进行比较。他们发现这些是古代栲树(Castanopsis)的化石,这是一种亚洲的chinquapin,如今占据了生物多样性,东南亚低海拔的山地雨林。

“最初的线索之一是一个小嘴唇,果实开裂,”威尔夫说。“我认为这个嘴唇与日本的chinquapin相似。然后我意识到里面有一颗坚果。”

坚果完全包裹在鳞片状外壳或杯状物中,当果实成熟时,它们会分开。杯状花序排列在钉状果实轴上,幼果坚果从开花期开始保留精致部分。Wilf说,它们的特征就像生活的栲树一样,果实证实叶子是壳斗科。

康奈尔大学(Cornell University)副教授玛丽亚甘道尔夫(Maria Gandolfo)表示:“这是第一个确认的证据,即被认为仅限于北半球的壳斗科(Fagaceae)位于南半球。”“这非常引人注目,让我们重新思考化石植物的起源。”

这些化石可以追溯到5220万年前的始新世早期。它们是在马来群岛南部发现的唯一一种化石或生活的壳斗科,这是澳大利亚北部的岛链。

在全球温暖的早期始新世期间,没有极地冰,南美洲,南极洲和澳大利亚没有完全分离,包括冈瓦纳超大陆的最后阶段。研究人员认为动物早些时候帮助将chinquapin的祖先从北美分散到南美洲。这些植物在湿润的巴塔哥尼亚热带雨林中繁衍生息,其最接近的现代模式是新几内亚的山地雨林。

“在目前的半沙漠条件下,树木覆盖了巴塔哥尼亚,”MEF主任RubénCúneo说。“气候条件的变化使它变成灌木丛,树木被取代了。”

威尔夫说,chinquapins也可能分布在邻近的南极洲和澳大利亚。Castanopsis可能在澳大利亚幸存下来,直到大陆与东南亚相撞,今天的东南亚是中国的chinquapins,为鸟类,昆虫和哺乳动物提供森林结构,食物和栖息地。

“我们在与栲树相同的岩石中发现了今天在新几内亚和其他地方生活的许多其他植物的化石,包括蕨类植物,针叶树和开花植物,”威尔夫说。“你可以追溯到阿根廷始新世到中国南方及其他地区的栲树的一些关联。”

今天,Castanopsis在拦截全年山地降水方面发挥了重要作用,为超过5亿人提供饮用水,渔业和农业用水,并维持着各种淡水和沿海生态系统。然而,人类正在清理这些雨林用于木材,开发和作物种植,而现代气候变化正在增加干旱和火灾频率。

“如果给定时间和空间,这些植物是适应性的,”Wilf说,并将Castanopsis从巴塔哥尼亚跋涉到东南亚的事情发生了数百万年和数千英里。“但今天的变化速度比地质时间要快几百倍。依赖这些植物的动物只能在植物的范围内适应,我们是依赖这种系统的动物之一。如果我们失去山地雨林,真的很快我们失去了可靠的农业用水,海上干净的珊瑚礁,生物多样性等等。“

康奈尔大学(Cornell University)教授,LH Bailey Hortorium教授凯文尼克松(Kevin Nixon)表示,这项研究对于面对气候变化的灭绝具有重要意义。他说,由于南极洲的冰川作用和安第斯山脉的崛起导致的气候缓慢降温和干燥,导致栲树在巴塔哥尼亚灭绝。

“这些气候变化会对生物多样性产生巨大影响,”尼克松说。“理解这一点的相关性是我们可以开始研究灭绝过程。我们越能理解导致灭绝的原因,我们就能越好地处理灭绝过程。”

国家科学基金会,国家地理学会和大卫和露西尔帕卡德基金会资助了这项研究。

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