История одного из самых важных семейств растений в мире простирается гораздо дальше на юг, чем любой живой или ископаемый образец, зарегистрированный ранее, о чем свидетельствуют окаменелости плодов и листьев чинквапина, обнаруженные в Патагонии, Аргентина, согласно исследователям.
«Семейство дубов и буков повсеместно признано одной из самых важных групп растений и всегда считалось северным», - сказал Питер Уилф, профессор геолого-геофизических наук и сотрудник Института систем Земли и окружающей среды штата Пенсильвания.«Мы добавляем огромное пространственное измерение к истории семейства Fagaceae, и это захватывающе». Семейство растений также включает каштаны и близкородственные им чинквапины.
Обыкновенные в Северном полушарии и азиатских тропиках, Fagaceae пересекают экватор только в Юго-Восточной Азии, да и там едва-едва. Последнее исследование, опубликованное сегодня (7 июня) в журнале Science, расширяет биогеографическую историю семьи и предполагает, что наследие гондванского суперконтинента в азиатских тропических лесах больше, чем считалось ранее..
Исследователи впервые обнаружили окаменелости, напоминающие листья дуба, с прямыми вторичными жилками и одним зубом на вторичную жилку в Лагуна-дель-Хунко, провинция Чубут. Листья составляют около 10 процентов от тысяч окаменелостей листьев возрастом 52 миллиона лет, представляющих почти 200 видов, найденных на этом участке в течение двух десятилетий в рамках долгосрочного проекта между Пенсильванским университетом, Корнельским университетом и Museo Paleontológico Egidio Feruglio. MEF), Трелью, Аргентина.
В течение многих лет исследователи не решались классифицировать листья, потому что палеоботаник Эдвард Берри отнес подобные окаменелости к другому семейству, а любое заявление о том, что Fagaceae находится в таком отдаленном месте, потребовало бы гораздо большего количества подтверждающих доказательств.
Позже команда обнаружила редкие окаменелости фруктов - две фруктовые грозди, одна с более чем 110 незрелыми плодами - и сравнила их с живыми родственниками. Они обнаружили, что это были окаменелости древнего кастанопсиса, азиатского чинквапина, который сегодня доминирует в биоразнообразных, более низких горных тропических лесах Юго-Восточной Азии..
"Одной из первых подсказок была маленькая губа, где плод раскалывается", - сказал Уилф. «Я узнал, что эта губа похожа на плод японского чинквапина. Потом я понял, что внутри орех».
Орехи полностью покрыты чешуйчатой внешней оболочкой, или купулой, которая расщепляется, когда плоды созревают. Дольки расположены на колосовидной оси плодоношения, а молодые орехи сохраняют нежные части со стадии цветения. Их черты такие же, как у живого Castanopsis, сказал Уилф, а плоды подтверждают, что листья Fagaceae.
«Это первое подтвержденное свидетельство того, что Fagaceae, считающиеся ограниченными северным полушарием, обитали в южном полушарии», - сказала Мария Гандольфо, доцент Корнельского университета. «Это замечательно и позволяет нам переосмыслить происхождение ископаемой флоры».
Окаменелости датируются ранним эоценом 52,2 миллиона лет назад. Это единственные окаменелые или живые Fagaceae, когда-либо найденные к югу от Малайского архипелага, цепи островов к северу от Австралии.
Во время глобального теплого раннего эоцена не было полярных льдов, и Южная Америка, Антарктида и Австралия не разделились полностью, составив заключительную стадию Гондванского суперконтинента. Исследователи считают, что животные помогли рассеять предков шинквапина из Северной Америки в Южную в более раннее время. Растения процветали во влажных тропических лесах Патагонии, ближайшим современным аналогом которых являются горные тропические леса Новой Гвинеи.
«До нынешних условий полупустыни Патагония покрывалась деревьями», - сказал Рубен Кунео, директор MEF. «Изменения климатических условий превратили его в кустарниковую местность, а деревья сместились».
Чинквапины, возможно, также обитали в соседней Антарктиде и Австралии, сказал Уилф. Кастанопсис, возможно, выжил в Австралии, пока континент не столкнулся с Юго-Восточной Азией, где сегодня чинквапины являются краеугольным камнем, обеспечивая структуру леса, пищу и среду обитания для птиц, насекомых и млекопитающих.
«Мы находим в тех же породах, что и кастанопсис, окаменелости многих других растений, которые живут с ним сегодня в Новой Гвинее и других местах, включая папоротники, хвойные и цветковые растения», - сказал Уилф. «Вы можете проследить некоторые ассоциации с Castanopsis, наблюдаемые в эоценовой Аргентине, на юге Китая и за его пределами».
Сегодня Кастанопсис играет важную роль в улавливании круглогодичных горных осадков, которые обеспечивают чистой водой для питья, рыболовства и сельского хозяйства более полумиллиарда человек и поддерживают разнообразные пресноводные и прибрежные экосистемы. Однако люди расчищают эти тропические леса для заготовки древесины, развития и выращивания сельскохозяйственных культур, а современные изменения климата увеличивают частоту засух и пожаров.
«Эти растения легко адаптируются, если им дать время и пространство», - сказал Уилф, добавив, что путешествие Castanopsis из Патагонии в Юго-Восточную Азию длилось миллионы лет и проходило тысячи миль. «Но темпы изменений сегодня в сотни раз быстрее, чем в геологическое время. Животные, которые зависят от этих растений, приспосабливаются только в той мере, в какой приспосабливаются растения, и мы являемся одним из животных, которые зависят от этой системы. Если мы мы теряем горные тропические леса, очень быстро мы теряем надежные потоки воды для сельского хозяйства, чистые коралловые рифы на шельфе, биоразнообразие и многое другое."
Это исследование имеет значение для вымирания в условиях изменения климата, по словам Кевина Никсона, профессора и куратора LH Bailey Hortorium Корнельского университета. Он сказал, что Castanopsis вымерли в Патагонии из-за крупного вымирания, вызванного медленным похолоданием и высыханием климата, которое произошло с оледенением Антарктиды и подъемом Анд.
«Такого рода изменения климата могут иметь огромные последствия для биоразнообразия», - сказал Никсон. «Актуальность понимания этого заключается в том, что мы можем начать смотреть на процессы вымирания. Чем лучше мы сможем понять, что вызывает вымирание, тем лучше мы сможем с этим справиться».
Это исследование финансировалось Национальным научным фондом, Национальным географическим обществом и Фондом Дэвида и Люсиль Паккард.