地球上的热带雨林是生命最密集的摇篮。
尽管其分布面积仅占全球陆地的7%不到,却孕育了近半数的生物物种。
然而,这片绿色宝库是如何在漫长的地质历史中演化而来的?
近日,中国科学院华silon植物园的最新研究为这一科学谜题提供了答案。
相关研究成果已发表在国际植物学期刊《新植物学家》上。
热带雨林是地球陆地生态系统中起源最为古老的生物群系,其形成可追溯至白垩纪中期。
相比其他生态系统,热带雨林拥有全球最高的年均降水量和平均气温,是全球生物多样性最丰富、生产力最高的陆地生态系统,在调节全球气候、维持生态平衡方面发挥着不可替代的作用。
但长期以来,科学家对热带雨林在地质历史长河中的演化过程了解有限。
棕榈科植物成为打开这扇大门的钥匙。
该科植物隶属被子植物单子叶鸭跖草分支,包含约184属2500种,其中超过90%的物种分布于热带雨林地区。
正因其广泛的热带分布和丰富的物种多样性,棕榈科植物成为探讨热带雨林演化历史的理想研究对象。
华南植物园葛学军研究员联合国内外多家科研机构展开合作,采用叶绿体系统发育基因组学等先进手段,对棕榈科进行了迄今为止最为广泛的物种水平取样研究。
研究团队共取样该科181属604种植物,收集并整合了大量的一代和二代测序叶绿体序列数据。
通过系统发育重建、分子时间标定及物种多样化过程分析等多种研究手段,研究人员深入剖析了棕榈科在中新世之前的动态演化历史。
研究结果揭示了棕榈科植物与全球气候变化的深层联系。
数据表明,棕榈科在白垩纪中期约1.083亿年前开始分化,该科多个分支随后发生了物种辐射分化事件。
在白垩纪中期至中新世期间的漫长地质历史中,棕榈科物种的分化速率呈现出与全球平均气温波动高度相关的特征:全球气温下降时分化速率随之降低,全球升温时分化速率则明显增加。
这一规律性发现表明,气候变化是驱动物种适应性进化和加速物种灭绝的关键环境因子。
特别值得注意的是,自渐新世开始,棕榈科物种的灭绝速率明显增加,这一时间节点与全球平均气温下降的地质事件完全吻合,进一步印证了气候与物种演化之间的因果关系。
这项研究不仅深化了对棕榈科系统演化关系的认识,更重要的是为理解热带雨林整体的动态演化历史提供了重要参考。
通过棕榈科这一代表类群,科学家得以从较为久远的时间尺度反映出古气候变化事件与生物群系演化历史之间的关联性,填补了此前研究中存在的时间尺度空白。
相关研究成果将有助于推动对全球其他生物群系演化历史的深入理解。
热带雨林被誉为"地球之肺",其演化历史承载着生命与环境相互作用的深刻启示。
这项研究犹如打开了一扇观察远古生态系统的窗口,提醒人类在应对气候变化挑战时,更需要尊重自然规律,守护好这个孕育了地球半数物种的生命摇篮。