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橫斷山脈植物搖籃有 3,000 萬年歷史 地貌、季候風、土地侵蝕成關鍵

2020/8/1 — 11:28

圖片來源:wikipedia

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青藏高原東南部的橫斷山脈植物種類繁多,最新刊於《科學》的研究指,當地植物生態系統早於 3,000 萬年前已出現,由於獨特的地貌與氣候,隔絕植物群落,刺激物種演化,締造極高的生物多樣性。

領導研究的美國菲爾德自然史博物館演化生物學家 Richard Ree 解釋,這個世上最古老的高山生態系統,比其他山脈早形成,給予植物更多時間演化,而當地強烈的風雨季不僅提供了必要的水分,也促進土地侵蝕,加上多條南北走向的高聳山脈,將植物種群劃分隔離,最終各自分化為新物種。

橫斷山脈核心地帶位於西藏與四川雲南交界的「三江並流」地帶,當地多重南北走向的山脈如怒山、高黎貢山,短距離內被金沙江、瀾滄江及怒江分隔,把植物生境切割。

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過去地質學家一直對橫斷山脈形成的複雜歷史感到困惑,有一段長時間學界相信山脈大約在 500 萬年前才形成如現在平均海拔 4,500 米的山峰。然而近年研究表明山脈在約 3,000 萬年前已形成。

為了弄清楚該地區的植物歷史是否同樣有 3,000 萬年歷史,及其與地貌及氣候的關係, Ree 與西雙版納熱帶植物園博士生丁文娜,利用 DNA 排序、植物化石與地質歷史事件,為青藏高原、喜馬拉雅山脈和橫斷山脈上發現的 18 種植物群,每一種都繪製演化樹圖,估計物種形成率,以及新物種從一個地區擴散到另一個地區的速度。

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Ree 指,數據令人驚訝,某些高原植物群起源於大約 3,000 萬年前的橫斷山脈,遠早於其他高山植物群。大約 1,900–1,700 萬年前,地殼運動令山脈升高,更多植物物種出現,並被高山低谷分隔。到約 1,500 萬年前,地質證據表明當時季候風加劇,也再次令植物物種形成加速,改變了當地地貌,顯示季候風對植物演化發揮巨大作用,另外當時全球氣溫下跌也刺激高山植物物種演化。

橫斷山脈植物系統的多樣性某程度上也與運氣有關。該地區曾避過劇烈的冰期變動,未有令古老植物群落消失,另外橫斷山脈及河流的南北走向也可能為當地植物提供了一條「逃生路線」,其種子可被動物,風或水運送到南部較和暖氣候的地區,繼續存活演化,不致於停留於同一緯度遭極端天氣滅絕。

團隊認為,發現對理解地質和氣象力量如何塑造植物群落,以及預測植物如何應對未來氣候和環境變化都帶來啟示。

無參與研究的佛羅里達大學自然歷史博物館植物學家 Pam Soltis 則指,如果能了解過去物種和群落的反應,可能會讓學界更準確預測植物在下一世紀面對氣候變化時的脆弱性。

當地經歷過 3,000 萬年演變的植物生態系統,正面臨人類造成的地貌與氣候變化;當地亦有一些相對逼切的威脅,如新道路、大壩以及不斷增長的定居點和農場發展,三江並流及附近地區已興建及規劃中有過百大小水壩,切斷河流並改變當地生態。從好的方面來說,每年夏天在橫斷山脈出現的有花植物使該地區日益吸引生態旅遊旅客到訪,促使中國政府更願意保護這個極具多樣性的植物搖籃。

來源:
Science, Many beloved garden flowers originated in this mountain hot spot—the oldest of its kind on Earth, 30 July 2020

報告:
Ding, W.N., Ree, R.H., Spicer, R.A. & Xing, Y.W. (2020). Ancient orogenic and monsoon-driven assembly of the world’s richest temperate alpine flora. Science 31 Jul 2020: Vol. 369, Issue 6503, pp. 578-581. DOI: 10.1126/science.abb4484

文/Alan Chiu

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