恐龙时代的植物苏铁"呼吸"氮气以度过灭绝期

恐龙时代的植物苏铁"呼吸"氮气以度过灭绝期

（化石网cnfossil.com）据cnBeta：对苏铁这种中生代古老植物的最新研究表明，它们之所以能够存活到现代，是因为它们与固氮细菌之间的共生关系。这项研究为苏铁的生态进化及其对过去气候变化的适应提供了见解。

苏铁是曾在中生代盛行的古老植物，大部分已经灭绝，只有少数物种存活在热带和亚热带地区。研究人员发现，这些幸存的苏铁依靠共生细菌固氮，而这种特性在它们已经灭绝的同类中是没有的。

在 2.52 亿年前开始的中生代，苏铁这种古老的植物曾是吃草恐龙的最爱，它们在森林底层大量生长，帮助维持了这些恐龙和其他史前动物的生存。如今，只有少数几种类似棕榈的植物生存在热带和亚热带栖息地。

就像它们的伐木食草动物一样，大多数苏铁已经灭绝。它们从以前的栖息地消失始于中生代晚期，并一直延续到新生代早期，6600 万年前的 K-Pg 边界发生了小行星撞击和火山活动。然而，与恐龙不同的是，有几组苏铁类植物以某种方式存活至今。

苏铁化石标本，经过氮同位素采样，可以显示其生长的大气环境。资料来源：杜克大学迈克尔-基普

今天（11 月 16 日）发表在《自然-生态学与进化》（Nature Ecology & Evolution）杂志上的一项新研究认为，苏铁物种的生存依赖于它们根部的共生细菌，这些细菌为它们的生长提供氮气。就像现代豆科植物和其他利用固氮作用的植物一样，这些苏铁植物用它们的糖分与根部的细菌交换从大气中获取的氮。

主要作者迈克尔-基普（Michael Kipp）最初感兴趣的是，固氮植物的组织可以提供它们生长环境的大气成分记录。他将地球化学与化石记录相结合，试图了解地球的气候历史。

基普已经知道现代苏铁是固氮植物，在华盛顿大学攻读博士学位期间，他开始分析一些非常古老的植物化石，看看能否从另一个角度了解古代大气。大部分古老的苏铁化石显示它们不是固氮植物，但这些化石也被证明是已经灭绝的品系。

与已灭绝的苏铁同属一个地层的叶脉化石被用于比较氮同位素。资料来源：杜克大学迈克尔-基普

基普说："这不是一个关于大气层的故事，我们意识到这是一个关于这些植物的生态学随时间变化的故事。"

基普今年将加入杜克大学，担任尼古拉斯环境学院地球与气候科学助理教授，继续利用化石记录了解地球的气候历史，从而了解地球可能的未来。

基普说，我们对古代大气的了解大多来自对古代海洋生物和沉积物的化学研究。将其中一些方法应用于陆生植物是一种新的尝试。"在开展这个项目时，还没有发表过来自植物叶片化石的氮同位素数据。他花了一段时间对方法进行微调，并从博物馆馆长不愿意看到的珍贵植物化石中获得样本，以获得数据。在少数存活下来的（苏铁）品系化石样本中，而且年代并不久远--2000万年或3000万年--我们看到了与我们今天看到的相同的氮特征。这意味着它们的氮来自共生细菌。但在年代更久远、已经灭绝的苏铁化石中，却没有这种氮特征。"

目前不太清楚的是固氮作用是如何帮助幸存的苏铁的。这可能帮助它们经受住了气候的剧烈变化，也可能使它们能够更好地与大灭绝后蓬勃发展的生长更快的被子植物竞争，"也可能两者兼而有之"。

基普说："这是一项新技术，我们可以利用它做更多的事情。"

这项研究的资金来自：古生物学会、华盛顿大学皇家研究基金和美国国家航空航天局（NASA）的外生物学基金NNX16AI37G。