南京古生物所,|,漳浦生物群,新生代最豐富的熱帶雨林化石庫

研究結果表明漳浦生物群是一個物種極其豐富的熱帶季雨林化石庫,其中漳浦琥珀生物群是世界四大琥珀生物群之一。基於已發現的動、植物化石種類,漳浦生物群已成為世界上物種最豐富的新生代熱帶雨林化石庫。

中中新世氣候適宜期(Middle Miocene Climatic Optimum),出現於1700~1400萬年前的中新世中期,是地質歷史時期一次强烈的增溫事件。當時大氣二氧化碳含量顯著高於現今水准,全球年均溫較現今高3~7℃,這與現時預測2100年的氣候環境存在很大的相似性。囙此,瞭解該適宜期的氣候和生物群的變化過程,對預測全球變暖背景下未來氣候和生物群的變化具有重要意義,並可以幫助人類更高效地應對未來面臨的環境危機。過去是瞭解未來環境變化的鑰匙,而化石無疑是其中最重要的一把鑰匙。儘管已經發現了許多中新世中期的化石類群,但我們對該時期熱帶生物群的瞭解仍舊非常有限。

中國科學院南京地質古生物研究所王博研究員和史恭樂研究員帶領的團隊於2010年在福建東南沿海漳浦縣佛曇群地層首次發現了漳浦生物群,其地質時代(約1470萬年前)恰處於中中新世氣候適宜期的晚期。近十年來,王博和史恭樂領導的由多個學科的30比特研究人員組成的聯合團隊,對該生物群的多樣性、古生態和古氣候意義開展了詳細研究。研究結果表明漳浦生物群是一個物種極其豐富的熱帶季雨林化石庫,其中漳浦琥珀生物群是世界四大琥珀生物群之一。該研究為我們瞭解現代亞洲熱帶雨林生態系統的演化及其如何響應未來氣候變暖提供了參攷。相關研究於2021年4月30日線上發表於《科學進展》(Science Advances)。

本研究取得的主要進展和意義如下:

1.漳浦生物群是一個多樣性極高的中新世熱帶季雨林化石庫。研究團隊歷經10年持續的野外採集工作,獲得了25000餘枚含蟲琥珀和逾5000塊植物壓型/印痕化石標本。其中,植物葉化石包括蕨類2種,單子葉植物3種,雙子葉植物78種;此外還有20餘種果實和種子化石。古植物群中多樣性最高、化石標本最豐富的類群包括龍腦香科、豆科、樟科和藤黃科。植物化石中其它泛熱帶分佈的科還有番荔枝科、漆樹科、橄欖科、大戟科、野牡丹科、桑科、肉豆蔻科和桃金娘科。這些科的植物都是現今東南亞熱帶雨林的優勢類群。

漳浦琥珀來自龍腦香科植物,含有大量的動、植物化石。現時,琥珀中已發現節肢動物(包括昆蟲)超過250科;多足綱有馬陸、蜈蚣等,蛛形綱有豐富的蟎、蜱、蜘蛛、盲蛛和擬蠍。琥珀中昆蟲最為豐富,包括至少20目200科;其中最常見的是雙翅目,約占總數的55%;其次為膜翅目(各種蜂和螞蟻);再次為鞘翅目(甲蟲)以及半翅目(蚜蟲、蟬、蝽等)。此外,琥珀中還包含有大量羽毛、植物、腹足類和微生物化石。基於已發現的動、植物化石種類,漳浦生物群已成為世界上物種最豐富的新生代熱帶雨林化石庫。

2.漳浦琥珀保存了大量的動、植物化石,是世界四大琥珀生物群之一。漳浦琥珀生物群是近百年來新發現的最豐富的琥珀生物群。從節肢動物多樣性看,漳浦琥珀生物群以250個科居於多樣性第三位,低於緬甸克欽琥珀生物群(白堊紀中期,約1億年前;近600個科)和波羅的海琥珀生物群(始新世,約4800~3400萬年前;近600個科),但高於多明尼加琥珀生物群(中新世中期,約2000~1500萬年前;約200科)。與其他大部分琥珀不同,漳浦琥珀有精確的地質年齡和古氣候數據,可以清晰地瞭解該琥珀生物群的環境背景。更重要的是,漳浦琥珀生物群也是最豐富的來自科研採集(非商業開採)的琥珀生物群,保留了初始的古生態和埋藏學資訊,為其他琥珀生物群的古生態恢復和埋藏學偏差矯正提供了珍貴的對比數據。

我國是化石資源極其豐富的大國。但琥珀(特別是蟲珀)作為一種特殊化石,在我國發現很少,廣為人知的只有撫順一個琥珀豐富的產地。在自己的國土上發現世界頂級的琥珀生物群是每一個古昆蟲學者的願望。自從1931年秉志先生首次開展中國琥珀研究,歷經數代中國古昆蟲學者的努力,在90年後終於實現了此願望。南古所琥珀研究團隊於2014年報導了撫順琥珀生物群的面貌和組成(Current Biology,2014),使其成為世界上種類最豐富的琥珀生物群之一。該團隊還於2018年首次報導了白堊紀晚期緬甸提林琥珀生物群的面貌特徵(Nature Communications,2018)。漳浦琥珀生物群是該團隊領導完成的第三個經過多學科、系統性研究的琥珀生物群。該發現也彰顯了我國是一個琥珀資源富饒的國家。

3.中新世中期,熱帶季雨林曾分佈至福建南部(北回歸線以北)。植物群的區系組成和葉相組成都顯示漳浦中中新世植物群代表一個熱帶季雨林,其葉相組成最類似於現今泰國中部,印度中部和恒河三角洲的植被。植物化石葉相古氣候分析顯示,漳浦地區中中新世處於熱帶北緣,年均溫22.5±2.4°C,夏季均溫27.1±2.9°C,冬季均溫17.2±3.6°C,生長季約12個月,生長季降水1929±643 mm,春季是最乾旱的季節。葉相分析定量重建的漳浦地區中中新世夏季氣溫比冬季高約10°C,低於現今漳浦的氣溫季節性差异(約15°C)。但中中新世漳浦地區降水的季節性差异和現今接近。

4.中新世中期熱帶生物群的北遷可能强烈影響了東亞生物區系的形成。漳浦生物群含有大量典型的東南亞熱帶生物類群,例如部分有花植物、苔蘚、蝸牛、蜘蛛以及許多螞蟻、蜜蜂、蟋蟀、甲蟲等昆蟲現時只分佈於東南亞熱帶雨林地區(甚至大洋洲北部)。在中中新世的溫室效應背景下,漳浦地區冬季最低氣溫明顯上升,减弱了凍死效應(winterkills),可能是熱帶生物群向北遷移的最重要的因素。熱帶生物群“北伐”運動帶來了大量入侵種,並引起了當地生物鏈、生物地球化學迴圈和氣候條件的變化,可能强烈影響了東亞原有的生物類群,進一步塑造了當今的東亞生物區系。

5.研究結果支持了“熱帶雨林是生物多樣性的博物館”的觀點。漳浦生物群中絕大部分節肢動物(特別是螞蟻、蜜蜂、跳蟲、蟋蟀、蚊類等)都是現生屬,為各類群的分子系統學研究提供了很好的時間校正點。屬級階元的穩定性表明亞洲熱帶雨林生物群早在1500萬年前就達到了現今的生態結構,顯示了森林生態系統具有“點斷平衡”的演化特徵,並支持了“熱帶雨林是生物多樣性的博物館”的觀點。

相關研究成果由中國科學院南京地質古生物研究所、中國科學院大學、中科院西雙版納熱帶植物園、中科院動物所、中山大學、中國農業大學、首都師範大學、臨沂大學、曲阜師範大學、香港大學、英國開放大學、德國格丁根大學、慕尼克大學、森肯伯格自然歷史博物館、法國自然歷史博物館、雷恩大學、美國印第安那大學香檳分校、美國自然歷史博物館、堪薩斯大學、波蘭格但斯克大學、黎巴嫩大學組成的國際研究團隊共同完成。

“十年磨一劍”,此項研究成果是團隊所有人歷時十年辛勤勞動和無私奉獻的結晶。本研究是漳浦生物群的初步成果,著重展現漳浦生物群的總體面貌,但仍有大量化石需要詳細鑒定(例如現時只鑒定了8000餘枚蟲珀)。研究團隊將陸續對一些重要動、植物類群開展深入的分類學、系統發育學和古生態學研究。

該研究工作由中國科學院、科技部和國家自然科學基金委資助。福建省地質調查研究院和漳州濱海火山國家地質公園為本研究的開展提供了重要支持。南古所畫師楊定華繪製了生態復原圖。

化石愛好者朱利先生發現眾多新的琥珀礦點並開展長期收集工作,磨制了2萬餘枚標本,為本次蟲珀研究提供了重要支持。沈華柱先生為漳浦化石收集提供了大量支持。

相關論文:Wang Bo*,Shi Gongle*,Xu Chunpeng,Spicer R.A.,Perrichot V.,Schmidt A.R.,Feldberg K.,Heinrichs J.,Chény C.,Pang Hong,Liu Xingyue,Gao Taiping,Wang Zixi,?lipiński A.,Solórzano-Kraemer M.M.,Heads S.W.,Thomas M.J.,Sadowski E.-M.,Szwedo J.,Azar D.,Nel A.,Liu Ye,Chen Jun,Zhang Qi,Zhang Qingqing,Luo Cihang,Yu Tingting,Zheng Daran,Zhang Haichun,Engel M.S.(2021)The mid-Miocene Zhangpu biota reveals an outstandingly rich rainforest biome in East Asia.Science Advances,7: eabg0625.https://doi.org/10.1126/sciadv.abg0625.

圖1:漳浦生物群產地的野外露頭和各類化石。

圖2:漳浦生物群的代表性植物化石。

圖3:漳浦琥珀中代表性植物和動物。

圖4:漳浦琥珀中代表性昆蟲。

圖5:漳浦琥珀中各類螞蟻。

圖6:漳浦生物群生態復原圖。

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資料標籤: 化石 漳浦 琥珀 古生物
本文標題: 南京古生物所,|,漳浦生物群,新生代最豐富的熱帶雨林化石庫
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656063399963206
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