被子植物(又稱有花植物)是現(xiàn)存植物類群中多樣性最豐富的類群，其物種多樣性占現(xiàn)存植物的90%以上(約35萬種)，也是除寒帶及山地針葉林外，在全球主要植被類型中均占據(jù)顯著生態(tài)優(yōu)勢(shì)的核心類群。自白堊紀(jì)早期崛起以來，被子植物經(jīng)歷了多次輻射事件，逐步取代蕨類、裸子植物等古老類群，形成現(xiàn)代植被的基本架構(gòu)，驅(qū)動(dòng)陸地生態(tài)系統(tǒng)向現(xiàn)代模式轉(zhuǎn)型,進(jìn)而重塑地球生態(tài)系統(tǒng)格局。隨著古植物學(xué)證據(jù)的積累，分子系統(tǒng)學(xué)的快速發(fā)展，以及新方法在整合分子和化石證據(jù)方面的卓越貢獻(xiàn)，我們對(duì)被子植物起源與演化的認(rèn)識(shí)也不斷加深。但被子植物何時(shí)以及如何實(shí)現(xiàn)多樣化、獲得生態(tài)優(yōu)勢(shì)并塑造陸地生態(tài)系統(tǒng)，仍缺乏系統(tǒng)性的理論整合。

中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡(jiǎn)稱“版納植物園”)星耀武團(tuán)隊(duì)，通過整合被子植物大化石記錄與系統(tǒng)發(fā)育證據(jù)，結(jié)合關(guān)鍵地質(zhì)歷史事件和長(zhǎng)時(shí)間尺度古氣候變化，闡述了以被子植物為主導(dǎo)的主要植被類型的起源、發(fā)展、建立過程及其驅(qū)動(dòng)因素，探討了被子植物自白堊紀(jì)至新生代在塑造陸地生態(tài)系統(tǒng)過程中的變革性作用，并提出被子植物演化的五個(gè)關(guān)鍵階段(圖1)。即(1)在早白堊世至中白堊世期間，被子植物經(jīng)歷了快速分化和分布范圍的擴(kuò)張;(2)被子植物生態(tài)優(yōu)勢(shì)的不斷增強(qiáng)所帶來的生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型直到晚白堊世才逐步確立;(3)白堊紀(jì)–古近紀(jì)(KPg)之后，被子植物進(jìn)一步重塑了陸地生態(tài)系統(tǒng)，類似于現(xiàn)代的熱帶森林組成與結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成;(4)自中始新世氣候適宜期之后，全球氣溫逐漸下降，大陸溫度季節(jié)性差異增強(qiáng)，中高緯度的植被現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型開始;(5)新近紀(jì)以來，構(gòu)成現(xiàn)代陸地生物多樣性的冠群迅速輻射，并且隨著緯度和垂直方向溫度梯度的進(jìn)一步加劇，各區(qū)域植物區(qū)系差異與組成至晚中新世基本確立。以被子植物為主導(dǎo)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型以其植物區(qū)系地理分異及優(yōu)勢(shì)類群更替為標(biāo)志，受到地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與氣候變遷的協(xié)同作用。該綜述不僅為被子植物構(gòu)建現(xiàn)代植物區(qū)系的歷史過程提供了整合視角，也提出了 “演化時(shí)序解耦”概念(圖2)，強(qiáng)調(diào)類群起源、多樣化與生態(tài)主導(dǎo)的非同步性，為生物多樣性起源與維持機(jī)制研究提供理論依據(jù)。

審稿人對(duì)該研究給予高度評(píng)價(jià)，稱“該綜述對(duì)被子植物的演化歷史做了非常全面的總結(jié)和回顧，涵蓋了分類、多樣化及生物地理學(xué)等多個(gè)方面。作者將被子植物的演化歷史劃分為五個(gè)階段，這一框架邏輯清晰，與該領(lǐng)域的共識(shí)相契合。”相關(guān)研究成果以“The stepwise rise of angiosperm-dominated terrestrial ecosystems”發(fā)表在國際知名生物學(xué)期刊Biological Reviews上。版納植物園生物地理與生態(tài)學(xué)研究組丁文娜博士為第一作者兼通訊作者(現(xiàn)瑞士聯(lián)邦森林、雪與景觀研究所WSL博士后)，星耀武研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國科協(xié)青年人才托舉工程項(xiàng)目、以及版納植物園“十四五”規(guī)劃等項(xiàng)目的資助和支持。

圖1.白堊紀(jì)至新生代被子植物及其主導(dǎo)的植被類型的起源、輻射和現(xiàn)代化的五個(gè)關(guān)鍵階段。

圖2.被子植物類群起源、多樣化與生態(tài)主導(dǎo)的時(shí)序解耦概念模型。當(dāng)關(guān)鍵特征類群在區(qū)系組成中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，并形成與現(xiàn)代植被地理格局相似的生物地理分布時(shí)，標(biāo)志著被子植物主導(dǎo)的植被類型的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。