被子植物演化和水循环

作     者：史恭乐 Gongle Shi

作者机构：中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室南京210008 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心南京210008 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2023年第68卷第12期

页      面：1487-1500页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 071001[理学-植物学] 0907[农学-林学] 07[理学] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：中国科学院战略性先导科技专项(B类)(XDB26000000) 中国科学院青年创新促进会(Y2021082)资助。 

主　　题：被子植物 蒸腾作用 水循环 导管 叶脉密度 叶相 

摘      要：陆地植物的蒸腾作用将部分降水再循环到大气中,是陆地水循环非常重要的一个环节.地质历史中陆地植物的形态和解剖结构不断演化,其蒸腾作用能力也在不断演化.现代陆地生态系统中占优势的被子植物具有导水性较强的导管和较高的叶片叶脉密度,使得它们在水分运输效率和蒸腾作用能力方面远高于其他现生和已灭绝的植物.早白垩世早-中期被子植物演化的最初阶段其叶脉密度较小,与其他现生和已灭绝植物的叶脉密度相近.但在白垩纪中期和白垩纪-古近纪之交被子植物经历了两次叶脉密度的显著增加,代表了两次被子植物蒸腾作用能力的显著提高.单穿孔板导管的出现和叶片叶脉密度的增加显著提高了被子植物的导水率、蒸腾能力和光合能力,进而增加了被子植物在生态系统中的竞争优势,并很有可能同时增加了水循环的活跃程度和降水量.利用被子植物化石可以重建古降水和古湿度等多个与水循环相关的气候指标.前人基于植物化石的研究发现,全球温暖的晚白垩世、古新世和始新世时期,现今为严寒荒漠的北极地区具有常年温凉湿润的海洋性气候和茂盛的温带森林.温暖的北冰洋和广布的森林导致了北极地区旺盛的水循环和较高的空气湿度,进而又有助于维持这一地区常年的温凉湿润气候.