遠古石松植物如何“挺過”大滅絕

來源：科技日報

科技日報記者 張夢然

地球曾像一個巨大高壓鍋，溫度飆升、空氣污濁，絕大多數生命慘遭滅頂之災。約2.52億年前，二疊紀—三疊紀之交，地球就經歷了這樣一場大滅絕。當時，大規模的火山噴發引發全球災難性變暖、二氧化碳濃度急劇上升、海洋缺氧與酸化，導致陸地植被面貌徹底改變：曾經郁郁蔥蔥的森林大片消失，取而代之的是一片片結構簡單、種類貧乏的植物群落，其中以石松類植物為主導。

這些不起眼的遠古植物，如何在如此嚴酷的環境中存活下來？最近，《自然·生態與演化》上發表的一項研究，為我們揭開了它們的生存秘密。

英國利茲大學地球與環境學院和中國地質大學科學家仔細分析了中國西南部地區的285件石松類植物化石，并結合文獻記載的200件化石資料，將它們與現存及化石近親進行對比。結果發現，這些二疊紀—三疊紀的石松類植物，與今天一種非常小巧、常生活在水邊或濕地的植物——水韭，有著密切的親緣關系。

這些遠古石松的碳同位素特征顯示，它們與周圍其他植物不同，碳元素組成相對“富集”。這種模式與現代水韭的觀測結果相似，暗示它們很可能采用了一種特殊的生存策略：在環境壓力下，轉而進行一種更為靈活、節水能力更強的光合作用途徑——景天酸代謝（CAM）。

CAM就像植物在極端環境下的節能生存模式，白天關閉氣孔減少水分流失，夜晚再吸收二氧化碳進行轉化。這種“機智”的代謝調整，很可能幫助它們在早三疊世的嚴酷環境中挺了過來。氣候模擬結果顯示，這些石松類植物生活的地區，日間最高氣溫經常突破40℃，某些局部地表溫度甚至可能飆升至驚人的65℃。

這項研究提示我們，依靠CAM光合作用的能力，可能是這些石松類植物耐受極端高溫與高二氧化碳濃度的關鍵秘籍。如今，CAM途徑在多種被子植物中仍十分常見，且在演化歷史上曾多次獨立出現，凸顯了它是植物應對極端環境的一項重要“柔性適應機制”。

當然，科學家也謹慎指出，由于該時期的化石記錄并不完整，并非所有植物類群都便于直接比較，因此結論仍存在一定的不確定性。但這項研究無疑打開了一扇窗：透過2.5億年前的植物生存智慧，我們或許能獲得啟發，進一步理解在當今全球變暖的背景下，陸地生態系統可能經歷的變遷與未來的適應潛力。