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科学背景和目标东亚-北美植物间断分布是科学界关注的生物地理学焦点问题之一,今天的崖柏属(Thuja)植物呈现东亚-北美间断分布式样,关于该属分布格局的形成前人从化石和分子的研究得出北美起源和东亚起源两个不同的假说,尚无定论,东亚中国北方山西晚上新世首次发现其化石证据,给了我们一个机会,从全球化的视角评估和整合以往的化石记录,还原到古地理图上,探讨其东亚-北美间断分布的形成历程,为东亚-北美间断分布样式的形成提供一个案例。
材料与方法现代崖柏材料使用30%的双氧水(H2O2)和99%的冰醋酸(CHCOOH)的混合液(1∶1)处理得到角质层,建立生物学形态与结构信息参照系,提供了崖柏属进行种间区分的枝叶特征依据。化石标本采自中国山西省张村上新世地层,采用针修法暴露化石的形态学特征,用舒氏液处理残留的角质层。收集崖柏属的全球化石记录,通过“PointTrackerforwindows”软件将化石产地的坐标转换为对应地质年代的古经纬度,然后标定在相应时代的古地理图上。
结果首次报道中国山西省晚上新世张村组的崖柏属化石,详细描述了其枝叶连生球果的形态、结构和叶片的表皮气孔特征,并基于本文建立的崖柏属的球果、枝叶及表皮特征现代属级和种级生物学特征识别和鉴定检索系统,在详细对比了崖柏属现存全部5个种和全球范围的5个化石种的基础上,将山西化石定名为四川崖柏比较种(T.cf.sutchuenensisFranch)。
结论综合现有的化石记录,推测崖柏属可能在晚白垩纪时期或更早起源于北美西部高纬度地区,而后向北美大陆东部传播,在古新世时期就已经到达格陵兰岛等地区;经亚洲东北部和北美西北部之间的陆地连接,在中新世时期进入东亚;到晚上新世时期,崖柏的分布区已经涵盖了中国内陆山西张村地区。随着第四纪气候的进一步变凉、变干,崖柏属在东亚的分布区缩减,现今仅分布在三个有限地区,在北美,崖柏也从高纬度地区绝迹,今天分布在中纬度地区。正是由于崖柏属在地质历史时期的迁徙,才形成了其今天的东亚-北美洲际间断分布的格局。