陕西晚始新世桦木科铁木属化石苞片与小坚果的发现及其生物地理学意义

本研究通过报道中国陕西渭南晚始新世白鹿塬组发现的铁木属(Ostrya)化石苞片与小坚果，建立了新种Ostrya parajaponica Huang and Jia, n. sp.，这是全球迄今最古老的铁木属苞片化石记录。研究人员通过形态学比较和古生物地理学分析，揭示了铁木属可能起源于亚洲，并重建了其通过白令陆桥(Bering Land Bridge)和北大西洋陆桥(North Atlantic Land Bridge)的扩散路径，为理解北半球温带植物区系演化提供了关键证据。

　　

在探索北半球温带植物区系演化历程中，铁木属(Ostrya)作为桦木科(Betulaceae)的关键类群，其起源与扩散路径长期存在争议。现存8种铁木属植物星散分布于东亚、西南亚、北美及南欧，但化石记录多集中于中新世，更早期的演化线索犹如拼图缺失的关键碎片。更棘手的是，早期化石多以叶片为主，而最具分类鉴别特征的苞片(involucre)化石在始新世地层中始终未被发现，导致学界对铁木属起源时间的推测长期停留在"不晚于渐新世"的模糊认知。

这一科学空白被西安石油大学地球科学与工程学院的研究团队突破。他们在陕西渭南晚始新世白鹿塬组地层中，从513件植物化石标本中鉴定出10枚苞片和1枚小坚果(nutlet)化石。这些距今约3400万年的珍贵标本，以其独特的囊状椭圆形苞片结构和五棱无翅的小坚果特征，被确立为新种Ostrya parajaponica Huang and Jia, n. sp.。这项发表于《Palaeoworld》的研究，不仅将铁木属苞片的化石记录向前推进了500万年，更通过古生物地理学分析，描绘出该属"亚洲起源-双陆桥扩散"的演化蓝图。

研究团队采用经典古植物学研究方法：通过光学显微镜对化石标本进行形态学观察，与现代标本及已发表化石进行对比分析；结合地层学证据确定化石年代；整合全球铁木属化石记录，重建其历史分布格局。特别值得注意的是，所有标本均来自渭南市临渭区阳郭镇展龙湾的同一地层剖面，确保了研究材料的时空一致性。

【地质背景】
研究区位于渭河盆地东部，现今属暖温带半干旱季风气候。晚始新世时期，该地区处于副热带高压控制下，温暖湿润的气候条件为铁木属的繁育提供了理想环境。

【系统古生物学】
新种苞片呈囊状椭圆形，网状脉纹清晰；小坚果椭圆-卵形，一侧具五条棱脊。这些特征与现代日本铁木(O. japonica)最为接近，但化石苞片的网脉更密集，小坚果棱脊更显著。模式标本WN-0-2-298等11件标本均保存完好，为分类鉴定提供了充分依据。

【形态比较】
研究强调苞片结构在桦木科分类中的关键价值：与近缘属鹅耳枥(Carpinus)不同，铁木属苞片完全包裹小坚果基部且易脱落。化石标本这一特征明确，并与北美渐新世O. withersii、欧洲O. bovei等化石种形成明显区分。

【生物地理学意义】
通过梳理全球化石记录发现：铁木属在晚始新世仅出现于亚洲，渐新世通过白令陆桥扩散至北美，再经北大西洋陆桥进入欧洲。图尔盖海峡(Turgai Straits)在渐新世的闭合促进了欧亚大陆内部的物种交流。中新世温暖期是其分布鼎盛阶段，而上新世开始的气候变冷干旱塑造了现今的破碎化分布格局。

这项研究的意义在于三方面突破：首先，O. parajaponica作为最古老的铁木属苞片化石，将该类群的可靠记录拓展到晚始新世；其次，证实亚洲是铁木属的起源中心，修正了"环北极起源"假说；最后，揭示了陆桥在温带植物区系形成中的核心作用。这些发现为理解北半球植物地理格局演变提供了新的时间锚点，对预测当代气候变化下的物种迁移具有启示价值。研究团队特别感谢陶素和Steve Manchester教授的评审意见，以及李启佳和宋岱才在化石采集中的协助。