本項(xiàng)研究的化石標(biāo)本。徐珍 供圖
這項(xiàng)研究由論文共同通訊作者、英國(guó)利茲大學(xué)徐珍博士和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)喻建新教授聯(lián)合中外科研同行共同開(kāi)展,相關(guān)成果或能為現(xiàn)代植物未來(lái)如何應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻的氣候變暖情景提供啟示。
合作團(tuán)隊(duì)介紹說(shuō),二疊紀(jì)-三疊紀(jì)滅絕事件是由大規(guī)模火山噴發(fā)引發(fā),導(dǎo)致全球性災(zāi)難性變暖、大氣二氧化碳濃度升高、大范圍海洋缺氧(海水含氧量降低)以及海洋酸化。隨后陸地植被發(fā)生了重大變化,曾經(jīng)覆蓋廣大區(qū)域的森林被以石松類(lèi)植物(小型原始維管植物)為主導(dǎo)的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且生物多樣性較低的植物群落所取代。了解這些植物如何存活下來(lái),可能有助于解釋陸地生態(tài)系統(tǒng)在此次危機(jī)后如何恢復(fù)。
研究團(tuán)隊(duì)晚間進(jìn)行野外考察。徐珍 供圖
在本項(xiàng)研究中,合作團(tuán)隊(duì)對(duì)采自中國(guó)西南的285件石松類(lèi)植物化石以及文獻(xiàn)中記載的200件化石進(jìn)行分析研究,并將它們的特征與現(xiàn)存及化石近親進(jìn)行比較。結(jié)果顯示,二疊紀(jì)-三疊紀(jì)的石松類(lèi)植物與現(xiàn)今的水韭(一種非常小、通常半水生的植物)具有親緣關(guān)系。與同期共生的植物相比,它們的碳同位素特征相對(duì)富集,這一模式與現(xiàn)代水韭的觀(guān)察結(jié)果相似,且與應(yīng)激誘導(dǎo)的光合作用轉(zhuǎn)變即景天酸代謝相一致。
進(jìn)一步的氣候模擬表明,這些石松類(lèi)植物生活在日最高氣溫經(jīng)常超過(guò)40°C的地區(qū),某些局部地表溫度甚至可能高達(dá)65°C。
合作團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,這些研究發(fā)現(xiàn)表明,利用景天酸代謝的能力可能幫助石松類(lèi)植物耐受了極端高溫和高二氧化碳濃度。如今,景天酸代謝光合作用特別常見(jiàn)于多種多樣的被子植物類(lèi)群中,且在這些類(lèi)群中已獨(dú)立演化多次,這凸顯出其作為適應(yīng)極端環(huán)境的靈活機(jī)制的重要性。
本項(xiàng)研究相關(guān)示意圖(圖片來(lái)自論文)。施普林格·自然 供圖
不過(guò),他們也提醒指出,二疊紀(jì)-三疊紀(jì)大滅絕時(shí)期的化石記錄較為稀少,且并非所有植物類(lèi)群都能直接進(jìn)行比較,因此,該結(jié)果仍存在一定的不確定性,有待后續(xù)更深入、更全面的研究。(完)
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