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云南位于我国西南边陲,境内山峦起伏,地理环境复杂,气候分异明显。新生代地质构造运动形成众多山间盆地,沉积有较厚的新生代地层,研究保存于其中的植物化石,一方面可以为研究我国现生植物的多样性和系统演化提供基础资料;另一方面可从化石中获取古气候和古环境信息,探讨古气候和古环境变化对植物形态、分布和演化的影响。
本论文以昆明市浑水塘晚上新世植物群被子植物叶化石和繁殖器官化石为研究对象,通过叶结构分析、角质层分析等方法建立了一个化石新种——疏毛青冈(Quercus tenuipilosaQ.Hu et Z.K.Zhou sp.nov.),该化石种与产于我国西南地区的黄毛青冈(Q.delavayi(Franch.) Schott.)最为相似,但是在叶面积、叶表皮毛和气孔密度等方面存在差异。现代滇中地区广布的滇青冈在化石类群中没有代表,说明黄毛青冈的类型在晚上新世较为普遍。该化石种的发现为研究青冈亚属植物的演化提供了重要的化石证据。
结合前人的工作,发现云南寻甸晚中新世的前黄毛青冈(Q.praedelavayiXing Y.W.et Zhou Z.K.)、疏毛青冈和现生黄毛青冈三者叶形相似,仅在三级脉特征和叶表皮毛特征和密度、气孔密度方面存在差异,故认为是同一支系不同演化阶段的代表,三者合为黄毛青冈复合群(Q.delavayi Complex)。对该复合群的叶形态演变进行研究,从晚中新世到晚上新世,叶面积减小,叶脉密度增加,下表皮毛和气孔密度均减小,反映出对气候变干、变冷和大气CO2浓度升高的响应。从晚上新世到现代,叶面积增加,叶脉密度和下表皮毛密度减小,气孔密度增加,反映对温度、水分和大气CO2浓度降低的响应。
对现生国产青冈壳斗形态进行研究,从形状上可划分为碗形、杯形、盘形和扁球形4种。鉴定出与叶化石伴生的壳斗化石是黄毛青冈近似种(Q.cf.delavayi),其形态结构与现生黄毛青冈已非常相似。根据化石保存数量和在植物群中所占比例,晚中新世至晚上新世时期,青冈亚属植物是滇中地区植被的主要成分,尤以黄毛青冈发育良好,是现代滇中地区成为黄毛青冈分布中心的基础。
浑水塘植物群中与现生黄毛青冈最为相似的叶化石和壳斗化石极有可能是疏毛青冈的分散器官,据此对其进行整体重建,恢复出其原始外貌:常绿小乔木(低于20 m),叶椭圆形,小而革质,半直行羽状脉,叶脉密度高,边缘中部以上有锯齿。壳斗浅碗形,直径1.0-1.8 cm,高0.5-1.0cm,同心环带4-6条;坚果卵形或扁球形,直径0.6-0.8cm;壳斗包坚果约1/2。反映出的生长环境为亚热带干旱或半干旱环境,日照充足、温度较高。
据青冈亚属大化石记录,推测其起源时间不晚于早渐新世。在中新世发生剧烈的辐射演化,分布范围超过现代,许多种类的形态特征已与现生种非常相似。上新世时期由于青藏高原隆升,云南大部分地区气候变干、变冷,青冈亚属植物的分布范围缩小或南移,有些种类甚至发生绝灭。