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消失的红杉树
热度 2 周浙昆 2015-7-20 23:05
红杉树( Sequoia sempervirens )是美国加利福利亚的一面旗帜,昂首挺拔竖立在加利福利亚的海岸。美国人为了保护这个分布地极为狭窄的物种,建立了红杉公园(Sequoia garden)。然而,你可曾想过红杉在1500万年(中新生世)也曾竖立在我国云南的东南部(图2)( Jian-Wei Zhang,Ashalata D ’Rozario, Jonathan M. Adams, Ya Li, Xiao-Qing Liang,Frédéric M. Jacques, Tao Su , Zhe-Kun Zhou, 2015. Sequoia maguanensis, a new Miocene relative of thecoast redwood, Sequoia sempervirens, from China: Implications forpaleogeography and paleoclimate. American Journal of Botany, 102(1):103-118 )。 那是什么原因导致了红杉从云南消失的呢?回答是季风气候,亚洲季风的逐步增强,形成的冬春季干旱红杉从亚洲的消失的主要原因。 图 1. 引自 Zhang et al all 2015 北美红杉现代分布的类群是地中海型气候,而云南的气候为季风气候(图 1 )。两者之间最大的差别在于降雨的时间不同。在地中海型气候区,降雨主要集中在冬春季,而季风区的降雨主要集中在夏秋两季。北美红杉的种子每年 12 月份成熟,次年 1 月份从树上脱落。种子脱落后没有休眠就开始萌发和生长,这个时候恰逢地中海气候区的雨季,这种气候有利于北美红杉的生长。在东亚随着青藏高原的隆升季风气候形成(总体上说)逐步增强导致冬、春两季的降雨量日趋减少,在这种环境下,红杉的种子萌发和幼苗生长都会受到影响,长此以往,导致红杉逐渐在云南的灭绝。 类似的例子还有雪松。雪松属( Cedrus )是著名的园林植物,在我国大部分城市都能看到。现生雪松共有四个现生种即:雪松( C. deodara )、大西洋雪松( C. atlantica )、短叶雪松( C. brevifolia )和黎巴嫩雪松( C. libani )。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。尽管雪松在我国随处可见,但我国并没有雪松的原生种。我们曾在云南晚上新世地层中雪松的种鳞化石,命名为窄缝雪松(图3)( Su T,Liu YS, Jacques F, Huang Y J, Xing YW , Zhou Z K , 2013. The intensification of the East Asian winter monsoon contributed to the disappearanceof Cedrus (Pinaceae) in southwestern China, Quaternary Research 80 : 316-325 )。比较不同地质时期雪松的孢粉含量发现,云南第四纪地层中其孢粉含量逐渐减少,最终消失。结合古气候重建结果和现代种子生理学研究,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: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。通过比较现在雪松分布区和云南降雨量特征,表明云南冬季降雨量明显低于雪松现在分布区的冬季降雨量,这也同样支持了上述推论。 有此看来,以冬春季干旱为特征的亚洲季风气候是东亚生物多样性演变的一个重要驱动因素。 图2. 发现于云南中新世地层的红杉化石(Zhang et al 2015) 图3. 发现于云南晚上新世的雪松种鳞化石(Su et al 2013)
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