巨無霸琥珀花化石現身:波羅的海琥珀內灰木科化石修訂

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2023年,一篇《Scientific reports》的研究報導了包埋於波羅的海琥珀內的花朵化石,直徑達28毫米,為目前世界上發現最大的琥珀花朵化石。該研究分別描述花部構造與花粉構造,將其鑑定為灰木科 (Symplocaceae) 灰木屬 (Symplocos) 的植物,並爬梳文獻,將過往誤認為山茶科的Stuartia kowalewskii Casp.化石標本修訂為Symplocos kowalewskii (Casp.) Sadowski et Hofmann。

撰文|何郁庭

琥珀是由樹脂被掩埋後,經過長時間的高溫高壓形成,數千萬年前的樹脂流淌的當下,若意外包裹住昆蟲、植物碎屑,則將來形成的琥珀就會完整保存生物的外觀,成為琥珀化石。若按照生物類別來區分,琥珀化石內大約有98%的生物都是昆蟲,其餘的2%則包含植物與其他的生物。

2023年,一篇發表於《Scientific reports》的研究,報導了被包埋於波羅的海琥珀內的花化石。通常,受限於琥珀本身尺寸,琥珀化石的體積多半不會太大,然而這份標本最特別的地方在於,它是目前全世界發現到最大的花朵化石。

 

目前發現最大朵的琥珀花化石

過去,放眼全球的緬甸琥珀、多明尼加琥珀,以及其他琥珀內的花化石,直徑多半落在數毫米至15毫米之間,但此研究發現的花直徑竟然達28毫米,且完整包含花瓣、雄蕊、花粉,以及其他能辨別種類的關鍵特徵,可以說是非常難得的標本。

圖一:目前世界上發現最大的琥珀花化石。a:標本正面(比例尺:1 cm);b:花底部和雄蕊癒合的環狀構造(比例尺:1 cm);c:雄蕊三列排列(比例尺:200 μm)|來源:參考文獻3

發現擁有「最大」稱號的花化石固然讓人感到振奮,但若要賦予這個化石更多價值,還得好好地觀察它,鑑定出它究竟是哪類植物,並將它和其他相似化石、現生物種加以比較,檢視彼此間是否有共通之處。不僅如此,憑藉著特定的年代和產區,研究者甚至可以從古生態、古生物地理的角度探究,回溯過去的時空背景。

看到這件琥珀花化石時,第一眼的印象就是「花」的形象,因此,我們先從巨觀的花部形態開始介紹起。這是一朵有5枚花瓣,且花瓣基部癒合的花朵,基部有稀少的毛狀構造。雄蕊細長,數量相當多,花絲基部微微膨脹,且以3輪的方式排列,生長在花瓣基部的環狀構造上頭。雄蕊頂端的花葯接近球形 (subglobose),花絲長在花葯的底部(basifixed,花葯基著),花葯內有2個腔室(花葯2室)。

 

顯微鏡下的花粉化石

除了肉眼可見的化石之外,必須用顯微鏡才能觀察的花粉,同樣是鑑定化石身分的重要依據。

花粉是植物的繁殖構造,同一種植物的花粉外觀相似,模樣不會變來變去,且花粉形狀、表面的紋路在不同植物間有相當大的差異,因此,在植物分類和鑑定的領域中,花粉同樣是相當重要的形態線索。

顯微鏡頭視野中可以看見,琥珀內挾帶的細小花粉粒,形狀類似勒洛三角形,可以隱約觀察到花粉外壁的穿孔狀 (tectate) 或瘤狀 (verrucate) 紋路;若使用更大倍率的掃描式電子顯微鏡檢視,則可以清楚看見穿孔狀至細小網狀 (microreticulate) 的紋路,且表層上方還有圓鈍的小球體;外萌發孔的周圍有類似環狀的構造。

圖二:琥珀內的花粉化石。a:光學顯微鏡觀察到的花粉(比例尺:20 μm);b:掃描式電子顯微鏡觀察到的花粉外壁(比例尺:1 μm)|來源:參考文獻3

看到上面的描述,各種奇特的描述已經讓人有點頭昏眼花了,不過在花粉研究中,為了描述各式各樣的特徵,衍生出許多專有名詞和特定的術語,而專門研究植物孢子與花粉的科學,則稱之為孢粉學 (palyonology)。為了彙整與解釋各型各樣的花粉外觀,甚至有學者撰寫專書加以描述。

 

根據化石證據進行分類修訂

經過一連串的特徵檢視後,研究者終於可以作出判斷——這是一朵灰木科 (Symplocaceae) 植物的花化石。

現生的灰木科下僅有一個灰木屬 (Symplocos),分布於亞洲、大洋洲與美洲;灰木屬植物在全世界大約有400種,臺灣則有約30種。它們幾乎都開白色的花,且葉子長得很「普通」,因此在臺灣植物愛好者的眼中,它們也是出了名的難辨認。

圖三:灰木 (Symplocos paniculata) 是臺灣常見的灰木科植物之一|來源:iNaturalist-lksoung

研究發現的化石雖然是目前世界最大的琥珀花化石,但這個種類卻不是第一次被發現,此物種最早的發表紀錄可以追溯至150年前由德國植物學家Conwentz (Hugo Conwentz, 1855-1922)發表的紀錄,當時Conwentz將標本鑑定為山茶科 (Theaceae),並命名為Stuartia kowalweskii,然而該文獻並未留下圖片,僅用文字簡要記載花部特徵。後續數十年,有些研究者再度發現相同的化石時,也將它們鑑定為同一個物種。

然而,檢閱接續發現的化石時,卻發現有些標本並未保存可以確切鑑別的特徵,有些標本的特徵則和山茶科花朵的特徵矛盾。例如,灰木科的雄蕊基部和花瓣連在一塊,三輪排列,但山茶科的雄蕊基部卻不一定和花瓣癒合;灰木科的花絲長在花葯的底部,然而山茶科Stuartia屬的花葯卻連接在花葯的中央(dorsifixed,花葯背著)等。

基於以上例子和其他花粉特徵的綜合判斷後,研究團隊認為過去的分類有誤,決定將原本被稱為Stuartia kowalweskii的物種進行修訂,將它的身分從山茶科搬家到灰木科,並給予一個新的合法名稱:Symplocos kowalewskii (Casp.) Sadowski et Hofmann。

從最大的琥珀花化石被發現,到花部構造觀察、花粉特徵觀察,再到文獻爬梳、分類處理,最終總算是確認了這件化石的真實身分,也讓這件標本的資訊被納入人類現有的知識體系當中。藉由研究遠古時期的植物琥珀化石,現代的研究者將能掌握更多的知識拼圖,並將這些資訊傳遞到更遠以後的未來,回答人們無窮無盡的好奇。

 


參考文獻

  1. Halbritter, H., Ulrich, S., Grímsson, F., Weber, M., Zetter, R., Hesse, M., ... & Frosch-Radivo, A. (2018). Illustrated pollen terminology. Springer.
  2. POWO (2024). Plants of the World Online. Facilitated by the Royal Botanic Gardens, Kew. Published on the Internet,Retrieved May 2024.
  3. Sadowski, E. M., & Hofmann, C. C. (2023). The largest amber-preserved flower revisited. Scientific Reports, 13(1), 17.
  4. 鐘詩文,2018,台灣原生植物全圖鑑第六卷,臺北市:貓頭鷹。

 


✨延伸閱讀:《【台大科研】從波羅的海琥珀化石內窺見昆蟲系統分類與演化——專訪蕭昀博士

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