1.6億年樣貌不變 這種植物“活化石”暗藏古氣候秘密

1億多年前，它與恐龍共生；1億多年裏，地球經歷了滄海桑田的變化，它卻至今還存活在我們的世界裏，且形態幾乎沒有發生大的變化……

這樣一種神奇的生物就是紅豆杉科的穗花杉。近日，中國科學院南京地質古生物研究所董重博士等人與美國科研人員一起合作，在內蒙古寧城縣道虎溝村的侏羅紀化石層中，發現了兩枚1.6億年前的穗花杉化石植物。相關研究成果近日發表在《國家科學評論》雜誌上。

科學家是如何辨別出1.6億年前化石的真實身份？作為植物界的“活化石”，穗花杉與它的祖先相比有什麼改變？它們如今的生存狀態又如何呢？記者走訪了參與研究的相關科學家。

多重驗證 辨別出化石真實身份

研究團隊在我國內蒙古寧城縣道虎溝村的侏羅紀化石層中，發現了兩枚植物化石。這兩枚化石約有1.6億年曆史，保存了枝、葉、芽、種子等重要器官。

為了辨別化石的真實身份，科研人員充分利用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線斷層無損掃描成像等儀器，對化石展開了進一步研究。

通過對化石的枝、葉、芽、種子等重要結構進行的細緻觀察，並採用比較形態學和系統發育分析方法，對化石的分類位置進行了確定，研究人員發現，化石末級小枝近對生，幾乎展布在同一平面，葉呈線狀披針形，交互對生，葉正面具明顯凸起的中脈，背面中脈、兩條氣孔帶和兩條葉邊緣帶非常明顯；種子着生結構單生於小枝上葉腋，由一個頂生的直立種子和一個短而裸露的種柄構成，種子基部有約5對交互對生的苞片。

化石的這些形態特徵和現代穗花杉非常相似，研究進一步採用13組形態特徵對包括狹義紅豆杉科現生種和化石種、三尖杉屬現生種在內的10個類羣進行了系統發育分析，並分別採用了完全基於形態學數據的傳統方法，和以分子系統發育樹為骨架的分子骨架法。分析結果均證實道虎溝村發現的這一侏羅紀植物化石可歸入現代穗花杉屬。

與現代穗花杉植物相比，化石形態特徵與現生穗花杉屬非常相似，除了種柄比現生穗花杉種子的種柄短一些以外，其他包括枝、葉、種子等方面的形態樣貌，與現代穗花杉完全一樣，表明穗花杉這一植物在近1.6億年來形態幾乎未發生變化，顯示了明顯的形態演化遲滯現象。這意味着，與銀杏類似，穗花杉是另外一類延續了至少1.6億年的古老植物，是名副其實的可追溯至侏羅紀的植物“活化石”。

據董重介紹，該成果對研究演化生物學中的物種演化遲滯有重要科學價值。同時，能夠為1.6億年前古氣候古生態等方面的研究提供重要的生物因子信息。

瀕危物種 面臨“男女”比例失調

穗花杉屬於松柏綱紅豆杉科植物，目前主要分佈在我國長江以南的部分省份和台灣南部以及越南北部。穗花杉植物需要雨量充足的氣候環境，多生長在山地森林中比較蔭濕的地方、溪邊或山谷中。

為何喜濕的植物會在內蒙古高原發現其化石呢？面對記者的疑問，董重介紹，1.6億年前的陸地環境並不像今天一樣，在今天看來乾旱缺水的內蒙古高原，在1.6億年前卻並不如此，當時內蒙古的環境應該比較適合穗花杉生長，因此穗花杉植物化石在內蒙古侏羅紀地層中發現也就不足為奇了。

但是，地球在這1.6億年裏多次經歷了温室期和冰期的環境，尤其是在第四紀冰川浩劫侵襲地球后，使得地球的氣候、環境、生態發生了顛覆性改變，許多陸生植物因此而消失，在第三紀曾分佈在歐洲、北美、東亞等高緯度地區的穗花杉也相繼消失。

浩劫以後，穗花杉分佈範圍不斷縮小，其生存與繁殖面臨更大挑戰。因為是雌雄異株，它須藉助風作為媒介完成授粉，但其果實較大很容易被動物食用；另外，穗花杉生長緩慢，繁殖率低，其“男女”比例早就失調了，雄株多，雌株少，再加上對生存環境的嚴格要求，它的種子發芽率極低、幼苗成活率也很低。

董重表示，穗花杉兼具觀賞價值、經濟價值與藥用價值。穗花杉葉四季常綠，掛果之時，紅果如珠，極其美觀，觀賞價值較高。其木材材質細密，可供雕刻、器具農具及細木加工等用，具有較高經濟價值。此外，穗花杉根、樹皮能入藥。穗花杉較高的價值導致其採伐過度，再加之其本身植株數量較少，生長緩慢，其數量在野外已變得越來越少。目前穗花杉已被列為國家一級保護植物，並被世界自然保護聯盟列為嚴重瀕危珍稀物種。