山西陽泉發(fā)現(xiàn)早二疊世大型科達木化石群

科達是一類已經(jīng)絕滅的裸子植物，曾在晚石炭世－二疊紀(jì)盛極一時，全球廣泛分布，是該時期陸地植被中的優(yōu)勢分子之一，亦是重要的成煤植物?？七_植物的葉化石在我國北方的晚石炭世－晚二疊世地層中分布十分普遍。該類植物經(jīng)常被解釋為高大的喬木類型，在遠(yuǎn)古森林中扮演著冠層植被的角色。但是在華夏植物區(qū)它們的莖干化石卻相對較為少見，對它們內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)和生活習(xí)性的理解與同時期歐美植物群相比較為薄弱；作為冠層植被，它們能夠生長的直徑和高度一直以來也沒有一個較為清晰的認(rèn)識。近期，研究者在我國山西省陽泉市早二疊世太原組上部的一層砂巖中（地方地質(zhì)資料中稱為“黃大肚砂巖”）發(fā)現(xiàn)了一個木化石群，據(jù)統(tǒng)計該木化石群共由211 棵大型的科達類植物莖干組成。該化石群中莖干保存了具有橫隔的髓部和密木型的次生木質(zhì)部；其中，直徑大于30 厘米的莖干共有90 棵，最粗的莖干基部直徑可達1.36 米；基于莖干基部直徑的數(shù)值計算出這類植物最高可達43.54 米，是目前國內(nèi)已發(fā)現(xiàn)和報道的個體最大的科達莖干化石。莖干木材中均沒有生長輪發(fā)育，含化石地層上、下具有煤層出露，表明陽泉地區(qū)該時期氣候潮濕且十分穩(wěn)定，沒有明顯的季節(jié)性變化。此外，16 棵化石木材連同其復(fù)雜的根系共同保存在三角洲平原上的分流河道砂巖中，表明這些植物原本生活在河岸帶；堤岸在河道側(cè)向遷徙過程中發(fā)生侵蝕造成原本生活在這一環(huán)境下的植物被帶入河道并最終埋藏，形成化石群落。目前我國二疊紀(jì)成煤沼澤中的科達類植物盡管也被認(rèn)為是冠層植被，但個體都相對較為矮小，直徑最粗的不超過30 厘米；而在碎屑環(huán)境中，該類植物個體可以生長得更為高大。盡管根據(jù)歐美地區(qū)化石材料的系列研究認(rèn)為大型的科達類植物一般生活在盆地外較為干旱的高地中，但當(dāng)前的研究表明在二疊紀(jì)時期的華北地區(qū)，它們依然生活在水分條件充足的三角洲平原和泛濫平原上，反映出該類植物具有多元化的生態(tài)習(xí)性。（Palaeoworld, 2020，https：//doi.org/10.1016/j.palwor.2020.04.008）

藍(lán)色果實的秘密

果實是被子植物繁殖器官。為了更好地適應(yīng)環(huán)境和繁殖后代，被子植物進化出了各種各樣的果實，且色彩豐富。在眾多果實中，藍(lán)色果實非常罕見，因為使果實呈藍(lán)色的色素化合物在自然界中并不常見。但歐洲一種受歡迎的園林植物——地中海莢迷的金屬藍(lán)色果實卻以一種特殊的方式擁有這種顏色。與單純依靠色素不同，這些果實利用結(jié)構(gòu)顏色反射藍(lán)光，這在植物中很少見。結(jié)構(gòu)色在動物中很常見，尤其是鳥類、甲蟲和蝴蝶，但只在少數(shù)植物的果實中發(fā)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)顏色。因此地中海莢迷除了表現(xiàn)出一種完全新穎的結(jié)構(gòu)顏色機制，也是少數(shù)已知的具有結(jié)構(gòu)顏色的果實之一。大多數(shù)植物的細(xì)胞壁由纖維素構(gòu)成，而地中海莢迷果實細(xì)胞的細(xì)胞壁則要厚得多，有成千上萬球狀的脂質(zhì)分層排列，這些脂質(zhì)能反射藍(lán)光。這種所謂的脂質(zhì)多層結(jié)構(gòu)使水果在不含藍(lán)色色素的情況下呈現(xiàn)出鮮艷的藍(lán)色。此外，這種脂質(zhì)還可能帶給果實營養(yǎng)。這意味著這種果實可以通過呈現(xiàn)出美麗、閃亮的藍(lán)色來展示它的營養(yǎng)價值。這種額外的營養(yǎng)對于地中海莢迷的主要“消費者”——傳播植物種子的鳥類來說非常重要。（Current Biology，2020，https：//doi.org/10.1016/j.cub.2020.07.005）

紅花“色號”的分布規(guī)律

花兒為什么這樣紅?其實答案很簡單，為實現(xiàn)傳粉、繁殖，植物進化出各種色彩的花來吸引傳粉者，而且紅色花的“色號”之多堪比口紅。很早之前，人們就注意到鳥媒花多為紅色，而紅色的花也多為鳥媒花。為此，形成了兩種主要假說解釋紅色在鳥媒花中的作用：吸引鳥類和回避蜂類。吸引假說認(rèn)為紅色在鳥類看來更加醒目，可以更好地吸引鳥類傳粉者。而對鳥媒花而言，蜂類的傳粉效率通常很低，而且蜂類的盜蜜、盜粉行為會降低植物的繁殖成效，所以回避假說認(rèn)為紅色是為了回避蜂類。從視覺的角度分析，這兩種假說都合理。鳥類為四色色覺動物，除紫外光/藍(lán)紫光、藍(lán)光和綠光受體外，還具備紅光受體，這讓它們能夠輕松地找到紅色目標(biāo)。而蜂類為三色色覺動物，僅有紫外光、藍(lán)光和綠光受體，缺乏對紅光敏感的受體，因此處理紅色信號的能力較差。特別是在自然環(huán)境中，蜂類要從綠葉背景中找出紅色目標(biāo)很困難。事實上，紅色花包含著豐富的“色號”，其中有些是人類無法用肉眼區(qū)分的。它們大概可以分為兩類，一類是“純紅色”，反射僅出現(xiàn)在長波段；另一類可稱為“非純紅色”，除長波反射外，還在短波段有一個較弱的副反射峰。這些短波反射可能會刺激到蜂類的紫外光、藍(lán)光受體，幫助它們找到這些“紅色”目標(biāo)。雖然這些目標(biāo)被稱之為“紅色”，但在蜂和鳥等對紫外敏感的動物眼中，這類色彩其實已經(jīng)不是“紅色”了?；谧匀唤缰蟹涿降募t花非常少見，研究者推測，那是為了便于讓蜂類傳粉者定位，這些蜂媒紅花的副反射峰會更顯著，而鳥媒紅花則不一定具有此類特征，這也恰恰能夠證實蜂媒和鳥媒紅花的“色號”可能存在差異。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)新、舊世界傳粉鳥類的色覺系統(tǒng)是有差異的，舊世界（亞、非、歐及澳洲）的主要傳粉鳥類太陽鳥比新世界（美洲）的主要傳粉鳥類蜂鳥對紫外光更敏感。據(jù)推測，這有可能導(dǎo)致新、舊世界鳥媒紅花的“色號”發(fā)生分化。為了評估蜂類和鳥類對花色的感知情況，科研者在野外、植物園及數(shù)據(jù)庫中收集了130 余種來自全球各地的紅花，測量了它們的反射光譜，確定了其傳粉系統(tǒng)，并應(yīng)用動物的色覺模型來進行實驗。結(jié)果表明，在眾多顏色的花中，紅花在鳥類看來與綠葉背景反差極大，尤為醒目；相反，在蜂類看來，紅花和綠葉背景的反差很小，最不醒目，需要耗費更多精力和時間才能找到目標(biāo)。這一結(jié)果證明，紅色的鳥媒花的確實現(xiàn)了既吸引鳥類又回避蜂類的效果。事實上，自然界中的蜂媒紅花很稀少，盡管我們特別關(guān)注蜂媒的紅花，但也僅收集到10種，且?guī)缀跛械姆涿郊t花都存在較強的副反射峰，而鳥媒紅花中的平均副反射峰則較弱。在合并考慮其他甲蟲和蝶媒紅花情況的基礎(chǔ)上，研究者推測，如果蜂類傳粉者沒有紅色受體，則由其傳粉的紅花傾向于具有較強的副反射峰；如果鳥類、某些甲蟲傳粉者本身有紅色受體，則紅花傾向于具有較弱的副反射峰或無副反射峰。同時，研究者還發(fā)現(xiàn)，亞洲和非洲的紅花出現(xiàn)副反射峰的比例比美洲更高。模型顯示，紅花中的副反射峰能顯著增強其在蜂類眼中的醒目程度、降低其在鳥類眼中的醒目程度。這也進一步說明，如果鳥媒紅花在進化過程中丟失了副反射峰，它在吸引鳥類和回避蜂兩方面都會更有效，這是一種更為特化的鳥媒花色彩。這也就是說，以“純紅色”為主導(dǎo)的新世界鳥媒花在色彩上更特化，不僅在新世界鳥類眼中更加醒目，在舊世界鳥類看來亦是如此。對鳥媒紅花而言，它們很可能向著削弱副反射峰的方向進化，這一精細(xì)的色調(diào)進化轉(zhuǎn)變在回避蜂方面的效果明顯大于吸引鳥。（Annals of Botany，2020，mcaa103）