Chicxulub冲击器如何引发现代雨林

今天的热带雨林是生物多样性的热点，在世界气候系统中发挥着重要作用。今天在《科学》杂志上发表的一项新研究阐明了现代雨林的起源，并可能有助于科学家了解雨林将如何应对未来迅速变化的气候。

史密森尼热带研究所(STRI)的研究人员领导的这项研究表明，小行星撞击结束了6600万年前的恐龙统治，也造成了现在哥伦比亚的45%的植物灭绝，这为现代热带雨林中开花植物的统治。

STRI和哥伦比亚罗萨里奥大学的第一作者，博士后合研究员MónicaCarvalho说：“我们想知道热带雨林在剧烈的生态扰动(例如Chicxulub冲击)之后会如何变化，因此我们寻找热带植物化石。” “我们的团队检查了撞击前后的50,000多个化石花粉记录和6,000多个叶片化石。”

在中美洲和南美洲，地质学家忙于寻找被道路切割和地雷暴露的化石，然后再下大雨将其冲走，而丛林又将它们掩藏起来。在进行这项研究之前，对于这种灭绝对目前主导美洲热带地区的开花植物进化的影响知之甚少。

STRI的古生物学家Carlos Jaramillo及其团队(主要来自哥伦比亚的许多STRI研究员)研究了39个地点的花粉粒，其中包括岩石露头和在哥伦比亚进行石油勘探的岩心，以描绘出以前森林的大区域图景。和之后的影响。从比撞击更老的岩石中获得的花粉和孢子表明，雨林同样受蕨类植物和开花植物的支配。针叶树(例如贝壳杉松树和诺福克岛松树的亲戚)在圣诞节时在超级市场(Araucariaceae)出售，很常见，并在恐龙足迹上留下了阴影。撞击后，针叶树几乎从新世界热带地区完全消失，开花植物接管了。受到影响后，植物多样性在大约一千万年没有恢复。

叶子的化石告诉了团队很多关于过去的气候和当地环境的信息。芝加哥植物园Negaunee保护科学与行动研究所的博士后研究员Carvalho和Fabiany Herrera领导了6,000多个标本的研究。研究小组与史密森尼国家自然历史博物馆的斯科特·温格(Scott Wing)等人合作，发现证据表明预先撞击了热带林木被隔开得很远，使光线可以到达森林地面。撞击后的一千万年内，一些热带森林茂密，就像今天的森林一样，树木和藤蔓的叶子在下面的小树，灌木和草本植物上留下了深深的阴影。撞击前森林的稀疏冠层，开花植物较少，与往后几百万年的土壤相比，向土壤中的土壤水分迁移量将减少。

“白垩纪的雨天一样多，但森林的工作方式却有所不同。” 卡瓦略说。

灭绝事件发生之前，研究小组没有发现豆科植物的迹象，但是之后，豆科植物的叶子和豆荚有了很大的多样性和丰富性。如今，豆科植物已成为热带雨林中的主要家庭，通过与细菌的结合，从空气中吸收氮并将其转化为土壤肥料。豆类的崛起将极大地影响氮循环。

代表性叶类群。(A到K)古新世波哥大的分类群和(L到W)马斯特里赫特瓜杜阿斯植物群。(A)半科(BF6)。(B)带有中脉胆汁的水杨科(BF5)。(C)菊科植物小叶(BF38)，具有表面进食损伤。(D)大戟科(BF37)，有孔和边缘进给。(E)ace科，Ca草科(BF21)。(F)蕨类植物，Salvinia bogotensis，Salviniaceae(BF22)。(G)锦葵属。锦葵科(BF4)。(H)水杨科(BF23)滴头的示例。(I)腕果科(BF13)。(J)菊科小叶(BF21，5毫米)，有孔进给损坏。(K)槟榔科(BF27)。(L)槟榔科(GD47，10厘米)。(M)aff。月桂科(GD54)。(N)aff。金缕梅科(GD56)。(O和P)Polypodiaceae(GD22)的可育和无菌片段。(Q)aff。水杨科(GD6)。(R)月桂科(GD7)，带滴头。(S)aff。荨麻科(GD52)。(T)Zingiberales(GD46，5厘米)。(U)aff。葫芦科(GD8)。(V)Bernhamniphyllum sp。鼠李科(GD1)。(W)aff。Dilleniaceae(GD3)。图片提供：Carvalho等人，《科学》(2021)

卡瓦略还与史密森尼国家自然历史博物馆的康拉德·拉班迪拉(Conrad Labandeira)合作，研究昆虫对叶片化石的破坏。

拉班德拉说：“昆虫对植物的损害可以从单叶的缩影或植物群落的广阔区域中揭示出来，这是热带森林营养结构的基础。” “存在于整个食物链中的植物组织中的能量最终会传递给蟒蛇，老鹰和美洲虎，其能量始于昆虫，这些昆虫会通过植物组织进行骨架化，咀嚼，刺穿和吮吸，开采，虫害和钻孔。这种消费食物链的证据始于昆虫消费植物的所有多样，密集而引人入胜的方式。”

卡瓦略说：“在受到影响之前，我们发现不同类型的植物受到不同的损害：进食是针对宿主的。” “在受到冲击之后，我们几乎对每一种植物都发现了相同类型的损害，这意味着进食更加笼统。”

撞击的后效应如何将恐龙时代稀疏，针叶树丰富的热带森林变成如今的雨林-耸立着点缀着黄色，紫色和粉红色花朵的树，滴落着兰花?基于花粉和叶子的证据，研究小组针对这种变化提出了三种解释，所有这些解释都是正确的。一种想法是，恐龙通过进食和在景观中穿行来保持撞击前的森林开放。第二种解释是，撞击带来的飞灰增加了整个热带地区的土壤，为生长较快的开花植物提供了优势。第三种解释是针叶树种的优先灭绝为开花植物接管热带地区创造了机会。

“我们的研究遵循一个简单的问题：热带雨林如何演变?” 卡瓦略说。“从这里学到的教训是，在快速动荡的情况下(从地质学角度而言)，热带生态系统不仅会反弹，而且还会被替换，而且这一过程将花费很长时间。”

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