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不會飞的植物怎麼環球旅行?變成鸟屎不是最绝的
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作者:
admin
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2024-12-4 14:55
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不會飞的植物怎麼環球旅行?變成鸟屎不是最绝的
原創 紫鹬 物種日
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布丰伯爵凭仗一部巨作《天然史》(Historie Naturelle)成了法國的博物學前驱。他也經由過程對动物的察看,总结出了近代生物地舆學的第必定律(即“布丰定律”):即便物理情况類似,在分歧的地舆區域定有分歧的物種。換句話說:林子再大鸟再多,換個林子总有你没見過的。
學科鄙夷链顶真個物理學家們會說:你們搞生物的真是很難提出甚麼完整的定律,看看半個世纪前的牛顿,一样是近代科學奠定人,差距咋這麼大。
总的来讲,布丰没错,可像人類這類全世界散布的物種就不太遵照他的定律。好吧,當時的人們認為本身不算动物(教會還烧了布丰的书),但也另有如遊隼、鹗等飞翔和顺應能力皆出眾的鸟類,一样是几近遍及了除南极之外的各大洲。
看来,布丰定律的建立與否取决于物種們分散能力的强弱。
那不爱动的植物們总该乖乖遵照這必定律吧?
為了驗證這個設法,18世纪前後随库克船主(James Cook)举世航行的班克斯(Joseph Banks)與福斯特(Johann Reinhold Forster)在發明澳大利亚和承平洋诸岛後,初次經由過程物種構成的差别劃分了世界植物地舆區系,算是為布丰站了台。
但生物真實的定律是凡事皆有破例。一些跨界的植物也曾是伟大的觀光者,远在人類力求分散到全世界每寸地皮的那几個世纪以前,它們就早已有過本身的大帆海期間。
01
甘薯的大帆海
1769年,當班克斯等人跟着库克船主的奋進号(HMS Endeavour)踏上南承平洋的社會群岛時,他們诧异地發明,這些小岛所属的波利尼西亚地域廣泛種植着——這類原產于美洲環加勒比海地域的作物。
库克一行猜疑:莫非這些原居民在欧洲人的大船到来以前,就用简陋的劃子把甘薯從美洲带了回来?
2018年,牛津大學的钻研團队從大英博物馆里掏出班克斯一行昔時收集的甘薯標本,經由過程一些很是規的手腕提取了它古老的DNA。按照阐發,這些甘薯早在约莫3万到11.5万年前就與美洲的嫡親分了家。但人類是近来一千年内才分散至波利尼西亚诸岛的。是以,甘薯應當是本身從美洲漂洋過海来的——最少不是由人搬运曩昔。
一些人類學和說話學證据是支撑波利尼西亚人能用独木舟来回美洲和南承平洋的,但這次甘薯標本DNA阐發的成果明显與這不符。今朝大師最不平的,一是這些钻研者提取古DNA的操作分歧通例,二是物種分了家其實不必定象征着它必定過了海。反方實在也挺有事理,這事看来還會吵下去。
若是不是只盯着對人類首要的甘薯不放,甘薯家属里并不乏漂洋過海的先例。好比與甘薯大要在200万年是一家的南沙薯藤(Ipomoea littoralis,别号海牵牛),種子和甘薯的长得很像、能在海上持久漂泊,份子钟猜測它约在110万年前從美洲西岸超過了承平洋和印度洋,現在已占据了從波利尼西亚到马达加斯加的海滩。
02
八仙過海的植物們
植物度過大洋,不但有汗青上的一時立功,也有延续在產生的。甘薯的另外一個远親、在全世界热带海滩都有散布的厚藤(I. pes-caprae),就被證明至今仍有不中断的跟從洋流的基因交換,是以活着界各大洋两岸都不克不及再分為亚種,它属于泛热带散布的海漂植物這一大類。
這些搭乘洋流的通勤者,常有木質加厚(如甘薯的親戚們和)或像泡沫和软木塞(如草海桐等)的果皮或種皮用来漂泊,在持久泡海後仍能感觉到沙岸上哪怕断续的淡水供给,随即靠種子本身的储蓄生根抽芽。有些植物的漂泊體乃至不是種子,而是已抽芽的幼苗(好比以秋茄树為代表的),更有一些小草本的根茎或全株都能一块兒漂,堪称八仙過海各显法術。
那末問題来了:承平洋上的波利尼西亚诸岛,全部植物區系都與印度洋上挨近非洲、包含塞舌尔和毛里求斯在内的马斯克林(Mascarene)诸岛有很大的類似性。好比,210~216個来自承平洋夏威夷群岛的着花植物的属中,跨越對折(115個属)也散布在马斯克林诸岛,它們中有不少其實不是典范的海漂植物, 好比龙血树属(Dracaena)、杜英属(Elaeocarpus)、柿属(Diospyros)等,怎样诠释這些植物的散布呢?
固然人類初期的帆海勾當成心偶然地傳布了植物,两個大洋上同属的植物很多也和人類同样祖上来自東南亚,但這些属下物種構成的時候大多比人類更早,并且很多偏僻生境里的植物不太可能與前人產生瓜葛。以是,非海漂植物,乃至一些只糊口在高山的植物,是怎样来到這些热带岛屿的?
03
從海漂到飞天
起首,切當地說,一些植物是“被海漂”的。若是你住在中國沿海吹着台風,當你窝在家看窗外的水横流時,必定也曾想過這風雨里有几多幸(bēi)运(cǎn)的生物。波利尼西亚-马斯克林诸岛的纬度不少都在热带气旋的路径上:暴風扯開一块带着地盘的植被酿成漂洋過海的筏,或小型植物碎片直接上了天,管它长在海邊仍是山头,都不克不及幸免。
在热带之外,風暴也一样是植物的傳布者。
北极植物的地上部門大多长成為了贴地的垫状来抱團取暖和,但在短暂的夏日生持久,一些植物的花茎却在尽力拓展身高上風。這些结完果就枯败的茎,在北風复兴時能保存足够的韧性,只有在風大到枯枝激烈摇振時,才會抛出裂開果實中的種子或是用無性滋生也要對峙下去的珠芽。
在植被低矮的苔原和冰封的海洋,裹着雪粒的白毛風會几回再三卷起這些粒状的植物滋生體,讓它們永不绝步。钻研者們@查%2妹妹75%驗@了挪威最北部的斯瓦尔巴群岛(Svalbard)上植物群落的DNA指纹,發明真是欧亚美各大洲的杂烩,好比仙女木(Dryas octapetala)等植物的種群来自遥远的
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,西伯利亚,而不是近来的北欧。结论是,因為大風和浮冰的感化,咱們可以認為,在全部北冰洋上大大都植物能通行無阻。
在温带地域,泛博靠風傳布種子的植物也有專門操纵大風湍流才能远間隔傳布的顺應性,好比只是随風飘落的蒲公英其實不能傳布太远,它的瘦果(即“小伞兵”)必需在經受刚好能将其卷入高空的風速時才離開母株。更多的来自鬆属(Pinus)、(Liriodendron)等树木的雷同證据,正在逐步批改生態學家丈量的丛林分散速率,但這些大树的種子里能被風吹過大洋的仍是未几。
最顺應被动飞翔的仍是一些细小的植物组织,它們参加了“大气浮遊生物”的行列而得到了分散到全世界的潜力。好比很多兰科和列當科植物輕若微尘的種子、很多種子植物的花粉、蕨類植物的胞子都能跟着大气環流,在沉浮之間讓各地植物區系實現物種或基因交換。一個典范是丛林里的新颖蕨類——心叶瓶尔小草,它在全世界南北纬30°之間散布,分歧大陸都找不出它的亚種分解,信風和季風還将它带到了各個热带岛屿。
可畏的是植物的坚韧和汗青的厚度。要履历這些風雨後幸存,又要有足够的個别落在适合的生境,而且還不被此外生物搞死,植物才算開辟了新地
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,皮。這看似艰巨,但現代天气和生態款
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,式已保持近万年之久,這些年度小几率事務的远程分散,在万年的時候標准里,可以說是总會產生的(和人類勾當時候重合也就层見迭出了)。
04
寻求有动力的飞翔
更多植物不甘于只是被放置去披荆斩棘,而是選擇操纵鸟類飞翔,從而方针明白地将本身分散到新的生境中。招式也是無所不消其极:挂羽毛的(如Bidens)、黏身體的(如Pittosporum)、活在羽毛間的水里的(如Lemna)、從泥里卡在鸟脚上的(谁命运好谁上)等等,但更通例的计谋是酿成鸟屎(严厉點叫消化道运输)。
在夏威夷群岛的钻研發明,热带-亚热带生物多样性丰硕,吸引鸟類(并欺侮它們没有牙齿嚼碎種子)的果實不少,從東南亚动身的這類“自动”分散方法能诠释53例波利尼西亚-马斯克林植物區系的類似性。此中,雁鸭、海鸟和滨鸟在主食以外的加餐多是越洋傳布浆果類種子的重要缘由。
一個我印象深入的例子是:北半球严寒的荒地上廣布的低矮灌木岩高兰(Empetrum nigrum),居然在智利南端和南极四周的群岛上有一個很近的親戚,两者之間真·天南地北,散布區相隔跨越一万千米。南邊親戚的果實為赤色,與北方的黑果子分歧,因此被定名為红果岩高兰(E. rubrum)。
2011年颁發的一例份子钟钻研認為,约100万年前一次偶尔的分散培養了红果岩高兰,它可能缘起于一群從北美西北部迁移到南半球、在出發前尽力加餐的中杓鹬。按照此钻研,谱系上還不克不及把红果岩高兰称作自力的物種——為了讓一個物種包含配合先人的所有兒女,它只能是岩高兰果實色彩變异的亚種,不然北半球各地的岩高兰也要拆分成種了。
更有趣的是神仙掌科和凤梨科植物的散布。這两個有千種以上的大科都發源于美洲
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,,現在绝大部門野生種也只在“新大陸”才有,但两個科里恰好各有且只有一莳植物在“旧大陸”被人發明:神仙掌科的丝苇(Rhipsalis baccifera)在非洲和斯里兰卡,凤梨科的菲利斯穗花凤梨(Pitcairnia feliciana)只在西非的一小片海岸雨林里,它們都是树冠上的附生植物,极有多是被鸟偶尔带過大洋的。
05
白云苍狗的見證
偶尔的分散和复活的物種,讓人想到更宏觀的演變時候標准:從约莫一亿年前現代着花植物大部門科的先人在白垩纪表態起,新的大洋變宽,新的大山隆起,天气履历极热和冰期,海平面起落反复,鸟類也變得愈来愈多样
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,。其間的亿點點堆集,不管是靠撞大运過海仍是随沧桑之變日拱一卒,都足以讓植物實現举世觀光。
前文提到的仙女木,就曾有三個因它出镜率高而得名的地質時代,此中近来的新仙女木期(Younger Dryas,另两個是老Older和最老Oldest仙女)呈現在距今1.28万到1.15万年前,全世界降温讓這類极地植物反而在北半球低纬度遍地的地层里都能找到。從當時上溯到258.8万年前的第四纪之初,屡次更新世冰期還附赠海平面低落,露出陸桥来讓物種通行。
继续追溯。在5550万年前的古新世-始新世极热事務(PETM)和厥後的全世界暖和期中,丛林從赤道持续到了极地。那時的北极地域是唯一浅海/陸桥分開的成片阔叶林,别離發源在美、非、欧、亚大陸的很多物種在這里交汇;随後地球降温,從新夹杂洗牌的物種們又退回各洲的低纬度地域。
一些學者認為,此次天气變革促進“早第三纪迁徙通道”,讓诸如鹅掌楸属、八角枫属(Alangium)、(Zanthoxylum)、山矾属(Symplocos)等很多植物的先人們實現了各大陸打卡。
可叹的是,這些第四纪前的举世豪举,現在只在物種以上的分類阶元和化石里留下了印記。毕竟,植物對远方的寻求仍是敌不外漫长韶光中日复一日的消磨,或忽然降临的噩运(好比冰期的灭尽)。
最後,植物都是會變的,缺少血親交換、各自顺應各地情况和邻人的它們,在活過很多世代後產生了物種分解,成為了布丰定律的背书人。
但是,植物没有遏制动身。現在在大洋洲和南美洲散布、在南极洲也能挖出化石的南水青冈属(Nothofagus),曾是魏格纳大陸漂移理论的最爱:裂開的冈瓦纳古陸的一大块就是今天這几個大洲,致使上面原属一片丛林的物種各自分解。這還不是古老故事的全数。
新西兰的钻研者經由過程叶绿體基因组钻研發明,他們脚下约8000万年前就先行與冈瓦纳古陸分隔的地皮,其實不是载着古老遗民的方舟,而是塔斯曼海(位于澳大利亚和新西兰之間)扩大到今天的宽度後,仍在與澳大利亚互換南水青冈物種的年青丛林。
那篇论文說,南水青冈們那看似没甚麼法子渡海的種子,竟仍是傳遍了新西兰,看来對付植物繁杂的分散方法,咱們理解的依然太少了。
植物界頻仍產生的远程迁徙事務,改造了人們對物種分解前提的熟悉。憨憨的木头也要远行的自豪,已被愈来愈多的新钻研手腕注重到。它一次次地动撼着生物地舆學,就像是穿透重重時候帷幕的火花,照見演變长河中不畏险阻的進程。
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