精美的耳叶象牙参,高山上的姜科植物。姜科植物为多年生草本植物,起源于白垩纪中期的冈瓦纳大陆,现存的种类的95%以上分布于热带亚热带的低海拔地区。然而姜科里的一个类群--象牙参,则比较“个性”,它是生活在高山地区的姜科植物。
象牙参属(Roscoea)是姜科植物中分布海拔较高的类群,为多年生的落叶草本,是姜科植物中极为特殊的一个高山植物类群。象牙参属一共约20个物种,形成典型的分段式分布模式。约8个种分布在喜马拉雅山脉(红线内),另外12个种分布于中南半岛北部的横断山区(云南北部,蓝色线内)。两个地区之间则没有象牙参分布。分布于喜马拉雅山脉的三种象牙参分布于横断山区的三种象牙参。
那么问题来了。象牙参为什么会形成这种“两地分居”间断的分布情况?版纳植物园的青年科学家赵建立,利用分子钟技术,找到了象牙参“两地分居”的原因。原来,象牙参是在印度板块撞击到欧亚板块之后,随着喜马拉山隆升,以及中南半岛的地理变迁而逐渐形成的。通过对地质变迁的时间和植物分子钟的比对,发现植物分化的时间恰好与地质变迁相互吻合。象牙参的进化历史恰好也反应了东亚的重大历史事件。
印度板块约在8000万年前撞击到欧亚板块之上,到了约3200万年的时候,青藏高原发生快速隆升,象牙参属就在此时从距药姜属(下图)中分化出来,并在喜马拉雅山脉地区和中南半岛北部形成连续分布的格局。又过了大约1000万年,约2300万年前,由于印度板块向东南方向挤压,青藏高原快速隆升的同时,导致中南半岛发生了顺时针滑动。正是此次地质变迁,造成了象牙参的地理隔离,形成了“两地分居”的间断分布模式。
距药姜种子依靠鸟类散布种子,因此它可以连续分布。通过进化树(上上图),我们可以清晰地看出来,象牙参最近的“祖先”是距药姜。距药姜属在整个喜马拉雅山脉到云南北部是连续分布的。为什么呢?因为它的种子依靠鸟类散布种子。鸟类在吃了它的种子之后,可以飞跃滇西北横断山区的高山大川。即便是雄伟的三江并流等高山深谷也不会阻隔距药姜属的分布。所以距药姜呈现出连续分布的格局。
然而象牙参则与距药姜不同。象牙参属的种子较小,主要依靠蚂蚁散布种子。蚂蚁散布能力有限,无法像鸟儿一样飞跃山川,拉屎扩种。这种生存策略,很可能就是导致象牙参属植物,最终“两地分居”的原因。
通过对象牙参“两地分居”的深入研究,作者以一个小草草的分布故事,揭示了青藏高原形成过程中所带来的剧烈变化。以高山上盛开的花儿,展示了喜马拉雅山脉沧海桑田的震撼。正如作者在QQ上与我所言,每一个“花草”(植物类群)的演化历史都有可能揭示一段地质环境变迁的特殊历史。而且,象牙参的故事远不止如此(他们现在又有了新发现),植物对高山进化的适应及繁殖适应机制的研究将会更加精彩,它们等待着人类去探索去发现。