科學家在偏遠的北極島嶼上發現了

在北極圈上方發現了三種新的核桃品種,這是南北極被森林覆蓋時的遺跡。圖片來源:佛羅裡達博物館 攝影:Jeff Gage

在北極發現滅絕的核桃顯示歷史上氣候溫暖,森林茂密,擴展了我們對核桃進化和地理分佈的了解。科學家在北極圈上方的一座島嶼上發現了三種新的滅絕核桃品種。這些化石的發現地點比任何已知的核桃物種(無論是現存的還是滅絕的)都更靠北,代表了該類群已知的一些最古老的記錄。

冰凍沙漠,有著繁茂的過去如今,加拿大的阿克塞爾海伯格島是一片幾乎沒有生命的冰凍沙漠。但 4500 萬年前,它在北冰洋沿岸支撐著茂密的雨林。從那時起,森林首先被埋在沉積物層下,然後積累冰,使其及時凍結。核桃很脆,很容易就斷成兩半。圖片來源:詹姆斯貝辛格

化石森林的顯著保護

「當你走進現場時,你首先註意到的是 烏拉圭 電話號碼庫 這些直徑一公尺或更大的大樹樁,它們仍然紮根在它們生長的土壤中。這完全不合時宜。最近的活樹距離我們 3000 公里,」該研究的合著者、薩斯喀徹溫大學地質科學名譽教授詹姆斯·貝辛格 (James Basinger) 說。

這些樹樁非常顯眼,從空中就能看到它們。 1985年,加拿大地質調查局的工作人員在直升機對該地區進行勘察時發現了阿克塞爾·海伯格化石森林。一年後,古植物學家返回該地點,發現了與他們以前見過的任何化石都不同的化石。=

大多數核桃化石長度不足3公分。圖片來源:詹姆斯貝辛格
該研究的主要作者、佛羅裡達自然歷史博物館古植物學館長史蒂文·曼徹斯特(Steven Manchester)表示:“周圍確實沒有多少地方可以看到保存得這麼好的化石。”

在大多數情況下,化石化的特徵是隨著時間的推移,有機物被礦物質取代。在其他情況下,有機物被加熱並壓縮成煤或在森林火災中燃燒並作為木炭保存。但阿克塞爾·海伯格化石的情況並非如此。木材、葉子、球果、堅果和水果似乎沒有變化。這種獨特的保存形式被稱為木乃伊化,它只在非常特殊和罕見的情況下發生。

「事物可以被細菌和真菌分解,它們可以在河床上隆隆地行駛並被破壞;在材料變成化石之前,有很多方法可以使其消失,」貝辛格說。但阿克塞爾·海伯格上的古老森林很快就被沼澤和湖泊沉積物掩埋。隨著全球氣候變冷,這些過程減慢了

阿克塞爾·海伯格島的樹樁化石在冰層下凍結了數百萬年後仍然矗立著。圖片來源:詹姆斯貝辛格

貝辛格是最早研究森林的研究人員之一。北極貧瘠的表面和強風使得採集標本變得非常容易。 「你可以在地表看到一些化石,然後挑選你能找到的。但你明年再回去,那時已經有一點侵蝕,地表上還有更多。經過幾年的時間,你實際上可以獲得大量的收藏,」他說。

核桃已經從土壤中被侵蝕,躺在地表上。貝辛格說:“在一種情況下,核桃集中在一個地方,可能是動物藏在那裡的。”有些堅果化石還帶有啃洞,顯示它們是當地動物的食物來源。

十五年來,貝辛格和他的同事取回了一千多個堅果和種子化石,並將它們帶回薩斯喀徹溫省進行研究。

始新世時期氣溫異常高。圖片來源:

揭開地球古老氣候的面紗

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如果你回顧 4500 萬年前的始新世中期,地球的兩極 定義行銷預算的指南 將無法辨認。當時,南極洲和北極圈氣候溫暖,森林覆蓋,與我們今天所聯想到的冰凍沙漠形成鮮明對比。

由於緯度較高,極地地區的生長季節相對較短,但夏季白晝特別長,日照時間長達二十個小時,從而彌補了這一點。相反,冬天的特徵是幾乎完全黑暗,但氣溫很少達到冰點。

曼徹斯特分析了化石的內部結構。圖片來源:佛羅裡達博物館 攝影:Jeff Gage

古生物學和地質記錄表明,當時地球大氣中存在更多的CO 2,​​導致溫度遠高於現在。這個全球溫室反過來創造了溫暖的海洋環流,使北冰洋沒有冰。

「遙遠的北方有紅木森林,」貝辛格說。這裡有柏樹沼澤和高地森林,那裡參天大樹高達40公尺。樹冠上有數十棵樹,如紅杉、雪松、山核桃、松樹、雲杉、鐵杉、落葉松、樺樹、銀杏,當然還有核桃。

該化石地點坐落在阿克塞爾·海伯格島的瑪格麗特公主山脈。圖片來源:詹姆斯貝辛格

來自古代堅果的新見解

身為核桃家族進化史的專家,曼徹斯特幫助 美國數據 完成了這個長達數十年的計畫。他對島上的核桃進行了 CT 掃描,並描述了三個以前未知的物種。

「CT 掃描使我們能夠顯示這些堅果的內部結構細節,而這些細節曾經很難獲得,」曼徹斯特說。在 CT 掃描儀出現之前,研究化石的傳統方法涉及從各個方向對標本進行繁瑣的解剖和切片,並在過程中將其破壞。

在掃描了幾塊保存最完整的化石後,曼徹斯特將它們與現代和滅絕核桃品種的核桃進行了比較。國家儲存庫,例如iDigBio,使研究人員能夠輕鬆找到儲存在美國任何地方的博物館標本。這些化石與尚未發現的任何化石都不相符,因此被發現代表了核桃屬的三個新物種。

僅根據現有物種的遺傳數據,研究人員曾經認為核桃科起源於亞洲某個地方。然而,最近的化石數據表明,它們首先出現在北美或歐洲溫暖潮濕的環境中。隨著該家族的多樣化,一些物種適應了較涼爽的條件,這使它們能夠將活動範圍擴展到更高的緯度。這項研究中的化石為核桃在氣候劇烈變化時期如何進化以及我們現代物種的起源提供了更清晰的認識。

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