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TUhjnbcbe - 2023/9/11 20:28:00

年12月21日,中科院古脊椎动物与古人类研究所的三位科学家吴妍、尤海鲁和李小强在NationalScienceReview(NSR)发表了一项科研成果称,从一块距今1亿多年前的鸭嘴龙类恐龙(马鬃龙)牙齿周边保存的特殊结构中,提取到了迄今最早的禾本科植物起源信息。

在这之前,科学界发现最早的禾本科植物化石记录,是在~万年前的晚白垩纪。

此次从恐龙牙齿周边提取到的信息,不仅将禾本科植物的起源大幅提前到了1亿多年前的早白垩纪,还揭示了禾本科植物作为食物与恐龙之间的关联,甚至引发了一个有趣的推论:在白垩纪末期的最后一年,地球上曾经的霸主恐龙灭绝,禾本科植物却活了下来。

日后在这些顽强存活下来的禾本科植物中,就有一支演化成为了高粱。

在植物分类学上,高粱和水稻、玉米、小米、小麦等日常所见的谷物一样,都属于禾本科植物,其原始状态为草质。

由于禾本科植物多为一年生,有利于快速驯化,且种子产量高、易收集、耐贮藏,单位重量所含的能量也高,因此在人类进化中更多地被人工选择,成为人类粮食作物的主要来源。

白垩纪是禾本科植物早期进化史上的重要阶段。

在距今1.45亿年前,地球中生代进入了最后一个纪元。此时地球上大面积的陆地仍由浅海覆盖,在相当于如今印度洋与南亚地区的位置,印度板块尚未与欧亚板块相遇,在特提斯洋的海平面以下,世界屋脊还在静静沉睡。

之后随着全球大陆开始新一轮分裂,洋流把水气带入以往的内陆地带,地球变得更加潮湿温暖,陆地上的恐龙迎来了繁盛时代。在植物界,裸子植物和蕨类植物此时仍占据着统治地位,而包括禾本科植物在内的被子植物也悄然兴起。

到白垩纪晚期,气候出现显著逆转,强烈的地壳运动加上大陆漂移,使得地球上陆地气候发生旱化,原本在植物界占据优势的裸子植物和蕨类植物逐渐走向没落。

而被子植物由于已经进化出相对完善的花、叶子和果皮等,能够更好地保护种子进行繁衍,对环境的适应能力更强,于是在地质和气候剧烈变化的白垩纪晚期,开始了爆发式的演化,并最终取代裸子植物成为陆生植物中新的统治者。

这场由被子植物对裸子植物的全面赶超,作为植物界的一次重要进化,被称为白垩纪的陆地革命。它与白垩纪末期的生物大灭绝,一起成为白垩纪的两个重大事件。

后者最为今人熟知的是长达1.6亿年之久的恐龙时代彻底终结。在这场生物大灾变中,有75%~80%的物种从地球上消失,被子植物却熬了过来,并迎来属于自己的新时代。

作为被子植物中极为重要的一个科,禾本科植物凭借着超强的适应能力,从热带到寒带乃至极地,从酸性土到碱性土乃至盐碱地,从高山之巅到平原乃至沼泽地,从荒漠到森林乃至沿海滩涂,在除了海洋之外的各种生态环境中,都有其身影的分布。

而在中心为东部非洲的热带地区,逐渐演化出具有C4功能[1]的暖性禾本科植物,包括画眉草亚科和黍亚科。又经过漫长的植物进化,黍亚科演变出多个族,其中之一即为高粱族。

关于高粱是何时从野生禾草被人类驯化成可以食用的谷物,科学界目前的说法是不晚于年前。

这年与其祖先所经历的上亿年演变相比,只是沧海一瞬,却同样跌宕壮阔。

曾经那场闪耀着光荣印记的陆地革命,早已将强悍的生命力量植入高粱的基因。带着久远的族群记忆,高粱的足迹也跨过野生植物的边界,开始了在人类世界的远征。

上世纪80年代,一部由好莱坞导演西德尼·波拉克执导的《走出非洲》,在用史诗般的语调讲述了丹麦作家卡伦·布里克森远赴非洲完成自我成长的经历外,还将广阔壮丽的东非草原一览无余地呈现在人们眼前。

无边的原野、神秘的土著、动物大迁徙,这片土地似乎天生流淌着自由与野性。作为人类基因的摇篮,人类的祖先也曾从这里诞生并出走,将人种散播到世界各地。

早期植物的传播主要是伴随着人类的迁徙运动进行。

前苏联植物学家瓦维洛夫曾根据地球上栽培植物种类分布的不平衡性,将种类异常丰富、存在着大量变异的几个地区命名为作物起源中心。其中,位于非洲东北部的埃塞俄比亚被认为是现代栽培高粱的原生中心。

在距今年前,当东非高原上的古埃塞俄比亚人驯化了这种耐热、耐干旱的作物后,高粱便跟随人类的足迹开始扩散。

昔日大河奔流的撒哈拉地区和两河一湖地带(尼日尔河—乍得湖—尼罗河中上游)曾孕育出善于农耕的非洲班图人祖先。在掌握了高粱等作物的种植技术后,班图人的数量迅速增加,而赖以生存的家园却在日益沙漠化。

为了寻找到更适宜的耕地,大约在多年前,班图人开始向南迁徙,在到达刚果盆地和东非大湖地区后又掌握了炼铁术,发展出更为先进的热带锄耕农业。

农业做盾,铁器为矛,班图文化由此开始真正意义上对非洲大地的征服,最终成为非洲分布最广的族群,并将包括高粱栽培在内的农耕文明和炼铁技术散播到撒哈拉以南的非洲大片土地。

那么,高粱又是如何走出非洲传入中国的?

目前学者们相对统一的观点认为,高粱是先经海路传入印度,再通过印度传播至东南亚、中亚、东亚、西亚等地区。

有趣的是,在上世纪20年代前后,瓦维洛夫曾率队在全球范围内考察并搜集不同农作物的种子,期间在中国发现了特性异于非洲的糯质高粱,由此提出高粱可能存在两个起源中心,即原生中心在非洲,而中国为其次生中心。

这个观点也成为中国高粱本土起源学说的重要依据。不过,随着生物技术的发展,借助于SSR分子标记等手段,证实中国高粱与国外高粱在遗传差异上并不明显,基本属于一个亲本系统,由此也初步表明了高粱并非中国原产作物。

关于高粱传入中国的时间及路径,中外学者曾提出多种猜想。按时间可划分为史前传入说、两汉魏晋传入说和宋元传入说;按路径可分为西北丝绸之路传入说、西南丝绸之路传入说及东南海上丝绸之路传入说。

研究者赵利杰在考证比对了诸多文献和考古资料后,基本否定了高粱在史前时期传入中国的观点,认为高粱是在两汉魏晋时期,先后通过西南丝绸之路、西北丝绸之路及东南海上丝绸之路分别传入中国西南、关中和岭南地区。宋元时期,高粱再次通过海上丝绸之路传入中国福建沿海地区。

19世纪的生物学家达尔文早在那部闻名于世的《进化论》中说过,在大自然的历史长河中,能够存活下来的物种,既不是最强壮的,也不是智力最高的,而是最能够适应环境变化的。

这句话用来描述高粱再合适不过。

从遥远的非洲大陆到印度河流域,再经丝绸之路来到中国,高粱所跨越的不仅是时间和空间上数个文明的维度,也从物种上突破了因环境、地貌、气候不同所导致的地理鸿沟。这些跨越和突破最终让高粱进化出更为强大的生命力,乃至于成为早期农业全球化的重要支点。

而在中国,自两汉魏晋时期被引进种植后,高粱便因耐旱、耐涝、耐盐碱、耐贫瘠得到广泛推广,不过最初往往被人们误认为是“黍”。历经南北朝隋唐,到五代宋辽夏金时期,高粱已经遍布中国南北,成为一种不可或缺的农作物。

在我国粮食作物发展史上,身为外来物种的高粱曾经发挥过不可低估的作用,甚至被称为“生命之谷”。

民以食为天。我国古代虽然多次因战乱而人口锐减,但深受传统子嗣观念影响,我国人口始终保持着较大基数,粮食生产的重要性不言而喻。

由于我国地处北半球中纬度环球灾害带与环太平洋灾害带交汇处,且大部分国土为大陆性季风气候,地质灾害与气象灾害相对频繁。而在各种自然灾害中,干旱对我国农业生产的威胁最为显著。

以新中国成立后的统计数据来看,~年的40年间,我国共有11年发生了重、特大干旱,发生频次为26.83%,因干旱造成的粮食损失约占粮食总产量的4.02%;而~年的15年间,我国共有6年发生了重、特大干旱,发生频次达到37.50%,平均不到3年就有一次,因干旱造成的粮食损失占到粮食总产量的6.09%。

在我国古代,由于农田水利基础建设的薄弱,旱灾发生得更加频繁,甚至经常发生连年旱灾,由此导致的饥荒是当时社会极大的不稳定因素。因此,像高粱这类抗旱作物的种植对于稳定粮食总产、保证民食供应意义非常。

作为从非洲大陆迁徙而来的C4作物,高粱具有光合效率和水分利用效率高等特点,其发达的根系和叶片也能通过加强水分的吸收和减少水分散失来抵御干旱,因此拥有许多作物无法比拟的抗旱特性。

年河北省曾发生40年不遇的严重伏旱,在相同的生长条件下,同样以耐旱著称的玉米颗粒无收,而高粱则保留了一定的收成(产量为.5公斤/公顷)。

正是因为强大的抗旱能力,加之高产、实用性强等综合特点,高粱自两汉魏晋时期传入中国后,很快便在我国南北方得到快速推广。据《宋会要》记载,当时高粱已经是一种正式的谷物税征收对象,说明高粱种植在宋朝已达到相当规模。

而在明清时期,高粱在粮食种植结构中的比重进一步提高,甚至到达了顶峰。

明朝直隶地区所修方志,如弘治《保定郡志》、正德《大名府志》、嘉靖《雄乘县志》、隆庆《赵州志》等均已将高粱视为本地物产而加以记载。清代高粱种植更为普遍,在很多地方已成为当地粮食生产的大宗。如《奉天通志》曾记载:“奉省物产之最丰者,首推谷类,如菽,俗称大豆。如稷,俗称高粱。各县产额以此为钜,夫人而知之矣。”

究其原因,自明代中叶以后,特别是清朝,由于人口激增,人均耕地面积骤减。对普通老百姓而言,风调雨顺时或可勉强度日,一旦遇到天灾人祸,粮食就会出现短缺。

面对人口增长的巨大压力,在原有耕地开垦已近极限,农业技术也无突破的情况下,为了增加粮食产量,人们只好将拓展耕地的目标投向原本不适宜种植传统粮食作物的地区,并选择与之相适应的作物品种。

高粱耐旱、耐涝、耐盐碱、耐贫瘠的特征,使之成为这一时期人们的普遍选择。也正因为高粱的大规模种植,使得人口膨胀的明清时期能够安然度过粮食危机。因此,拥有济世之功的高粱又被人们称为“救命之谷”“生命之谷”。

值得

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