南亚早中新世膨大竹化石:解锁竹子演化生态与生物地理密码

【字体: 时间:2025年05月01日 来源:iScience 4.6

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  竹子演化历史因化石稀缺且形态特征保存有限而迷雾重重。为破此难题,研究人员对印度 Neyveli 褐煤矿早中新世沉积物展开研究,发现具独特形态的竹化石。该化石支持亚洲竹子起源于冈瓦纳的假说,对重建古环境意义重大。

  在大自然的漫长历史长河中,竹子作为一种独特且重要的植物,一直吸引着众多研究者的目光。它生长迅速,拥有强壮的木质茎,不仅在农村经济中扮演着关键角色,像搭建房屋、制作农具等都离不开它;而且在全球环境保护方面贡献卓越,比如防止水土流失、保护生物多样性等。然而,关于竹子的演化历史,科学界却知之甚少。这是因为竹子的化石极其稀少,即便发现了化石,其呈现的形态特征也非常有限,大多只能看到茎、叶等部分,很多关键的细节都缺失了,这就如同拼图缺了许多重要碎片,让科学家们难以还原竹子完整的演化过程。
为了揭开竹子演化的神秘面纱,来自印度 Birbal Sahni 古科学研究所、尼泊尔 Tribhuvan 大学等多个机构的研究人员携手合作,对印度 Neyveli 褐煤矿早中新世的沉积物展开了深入研究。他们的努力得到了回报,发现了一种极为特殊的竹茎化石。这一发现意义非凡,不仅为研究竹子的多样性提供了全新的视角,还有力地支持了亚洲竹子起源于冈瓦纳(Gondwana)的假说,同时也为重建过去的环境提供了关键线索,让人们对古代竹子的生存环境有了更清晰的认识。相关研究成果发表在了《iScience》杂志上。

在研究过程中,研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先是化石采集与清理,他们从 Neyveli 褐煤矿精心采集化石,随后用软刷和细凿仔细清理,确保不损坏化石的细微结构。接着是观察分析,借助数字相机在低角度自然光下拍摄化石宏观特征,再利用 Leica S8APO 体视显微镜对节点、节间等特征进行详细观察 ,并依据相关术语对化石进行形态描述。

下面来看看具体的研究结果:

  • 系统古生物学(Systematic paleontology):研究人员将新发现的化石归为新属新种,即 Ventriculmus neyveliensis H. Bhatia et G. Srivastava gen. et sp. nov.。其模式标本为 BSIP 42329,采集于印度泰米尔纳德邦 Neyveli 褐煤矿,地质年代为早中新世,现保存于 Birbal Sahni 古科学研究所。该化石竹茎或分枝具有明显的节点和节间,节部膨大,有上节脊、节点芽和节线。从具体尺寸来看,节间长度在 3.4 - 4.6 厘米之间,直径为 3.2 - 3.8 毫米;节点直径 4.7 - 5.6 毫米,有两个椭圆形至圆形的节点芽 。
  • 与现存和化石物种的比较:从特征上看,该化石明显属于禾本科(Poaceae)竹亚科(Bambusoideae),但由于竹类分类复杂、繁殖周期特殊,很难确定它与现存竹种的亲缘关系。与多种现存竹种相比,虽然部分竹种也有膨大节点,但各自都有独特特征,比如 Bambusa bambos 有刺,Bambusa vulgaris 节点有根环和毛等,这些差异使得该化石难以精确归类。同时,与以往发现的竹化石相比,此次化石具有独特的节点芽和膨大节点,因此被归入新属。
  • 进化生态学和生物地理学(Evolutionary ecology and biogeography):竹子分为三个单系部落,其现代分布广泛,但化石记录有限。此次印度南部早中新世的化石发现,为亚洲竹子起源于冈瓦纳的假说提供了新证据。分子系统发育数据表明竹亚科的冠节点可能起源于 5400 万年前的冈瓦纳印度 - 马来地区。而且该化石的形态与部分亚洲分布的竹种相似,这意味着竹子在中新世可能已广泛分布于亚洲,并在印度板块与欧亚板块碰撞后,从印度向中国和东南亚迁移。此外,该化石还暗示出早中新世化石所在地可能是热带温暖湿润的气候,反映了竹子的生态适应性和演化历程。

综合研究结论和讨论部分,此次发现的早中新世竹化石意义重大。它是目前印度南部已知最早的竹化石,其独特的形态特征为研究古代竹子的形态多样性提供了珍贵资料。从演化角度看,它表明亚洲竹子的多样性可能在中新世逐渐增加,为竹子的进化生态学研究补充了关键一环。在生物地理方面,有力地支持了亚洲竹子的冈瓦纳起源假说,完善了人们对竹子地理扩散的认知。在古环境重建上,为推断古代气候和生态环境提供了可靠依据。尽管研究基于单个化石存在一定局限性,但这一发现无疑为后续更深入的竹子研究奠定了坚实基础,开启了新的研究方向,激励着科研人员继续探索竹子演化的奥秘。

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