對蘇鐵這種中生代古老植物的最新研究表明，它們之所以能夠存活到現代，是因為它們與固氮細菌之間的共生關係。這項研究為蘇鐵的生態演化及其對過去氣候變遷的適應提供了見解。

蘇鐵是曾在中生代盛行的古老植物，大部分已經滅絕，只有少數物種存活在熱帶和亞熱帶地區。研究人員發現，這些倖存的蘇鐵依靠共生細菌固氮，而這種特性在它們已經滅絕的同類中是沒有的。

在2.52 億年前開始的中生代，蘇鐵這種古老的植物曾是吃草恐龍的最愛，它們在森林底層大量生長，幫助維持了這些恐龍和其他史前動物的生存。如今，只有少數幾種類似棕櫚的植物生存在熱帶和亞熱帶棲息地。

蘇鐵的滅絕與生存

就像它們的伐木食草動物一樣，大多數蘇鐵已經滅絕。它們從以前的棲息地消失始於中生代晚期，並一直延續到新生代早期，6,600 萬年前的K-Pg 邊界發生了小行星撞擊和火山活動。然而，與恐龍不同的是，有幾組蘇鐵類植物以某種方式存活至今。

蘇鐵化石標本，經過氮同位素採樣，可以顯示其生長的大氣環境。資料來源：杜克大學邁克爾-基普

關於蘇鐵生存的新研究發現

今天（11 月16 日）發表在《自然-生態學與演化》（Nature Ecology & Evolution）雜誌上的一項新研究認為，蘇鐵物種的生存依賴於它們根部的共生細菌，這些細菌為它們的生長提供氮氣。就像現代豆科植物和其他利用固氮作用的植物一樣，這些蘇鐵植物用它們的糖分與根部的細菌交換從大氣中獲取的氮。

主要作者 Michael Kipp最初感興趣的是，固氮植物的組織可以提供它們生長環境的大氣成分記錄。他將地球化學與化石記錄結合，試圖了解地球的氣候歷史。

基普已經知道現代蘇鐵是固氮植物，在華盛頓大學攻讀博士學位期間，他開始分析一些非常古老的植物化石，看看能否從另一個角度了解古代大氣。大部分古老的蘇鐵化石顯示它們不是固氮植物，但這些化石也被證明是滅絕的品系。

與已滅絕的蘇鐵同屬一地層的葉脈化石被用來比較氮同位素。資料來源：杜克大學邁克爾-基普

基普說：”這不是一個關於大氣層的故事，我們意識到這是一個關於這些植物的生態學隨時間變化的故事。”

基普今年將加入杜克大學，擔任尼古拉斯環境學院地球與氣候科學助理教授，繼續利用化石記錄來了解地球的氣候歷史，從而了解地球可能的未來。

方法和發現

基普說，我們對古代大氣的了解大多來自對古代海洋生物和沈積物的化學研究。將其中一些方法應用於陸生植物是一種新的嘗試。”在進行這個計畫時，還沒有發表過來自植物葉片化石的氮同位素數據。他花了一段時間對方法進行微調，並從博物館館長不願意看到的珍貴植物化石中獲得樣本，以獲得數據。在少數存活下來的（蘇鐵）品系化石樣本中，而且年代並不久遠–2000萬年或3000萬年–我們看到了與我們今天看到的相同的氮特徵。這意味著它們的氮來自共生細菌。但在年代更久遠、已經滅絕的蘇鐵化石中，卻沒有這種氮特徵。”

影響與未來研究

目前不太清楚的是固氮作用是如何幫助倖存的蘇鐵的。這可能有助於它們經受住了氣候的劇烈變化，也可能使它們能夠更好地與大滅絕後蓬勃發展的生長更快的被子植物競爭，”也可能兩者兼而有之”。

基普說：”這是一項新技術，我們可以利用它做更多的事情。”

這項研究的資金來自：古生物學會、華盛頓大學皇家研究基金和美國國家航空暨太空總署（NASA）的外生物學基金NNX16AI37G。