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[八月份] 2018年物种日历 8月22日 琥珀豆

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发表于 2018-8-22 09:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
在宝石中,琥珀、珍珠算是比较独特的一类——它们属于“有机宝石”,也就是说,它们以有机物为主要成分。
在化学史上,“有机物”最初的定义就是它的字面意思——只能由有机体(生物)合成的物质及其衍生物。比如珍珠,就是一些双壳类软体动物的分泌物;而琥珀,则是一些树木分泌的树脂的化石。

包裹有各种小虫子的琥珀。图片:Didier Descouens / wikipedia
按照目前的研究结论,能够形成琥珀的树木种类很多,其中可能大部分是裸子植物(如松、柏、杉),然而一些被子植物也可以形成琥珀。其中,著名的多米尼加琥珀(以及与之类似的墨西哥琥珀等美洲琥珀)就已经证实是由一种已经绝灭的豆科植物Hymenaea protera(也许可以拟名为“多米尼加琥珀豆”)的树脂形成的化石。虽然多米尼加琥珀豆已经绝灭,但是科学家们发现,它和现生的另一种植物——琥珀豆(Hymenaea verrucosa)却是近亲。

琥珀豆全株。图片:Graeme Cocks / bowerbird.org.au
分泌树脂哪家强
这种现存的琥珀豆属于孪叶豆属(Hymenaea),之所以叫这个名字,是因为它的每枚叶片都由一对小叶构成,仿佛孪生姐妹。孪叶豆属的14种现生树种中有13种仍然产于美洲热带地区,唯独与多米尼加琥珀豆最近缘的那种琥珀豆产于东非。因为这种地理上的差异,曾经也有学者把它独立成一个属——琥珀豆属(Trachylobium)。

琥珀豆的叶和花。图片:Graeme Cocks / bowerbird.org.au

注意每枚叶片由一对小叶构成。图片:Dinesh Valke / wikipedia
孪叶豆属这种美洲-东非的间断地理分布并不难解释。在这个属起源的时候,美洲和非洲顶多刚从一个更大的冈瓦纳古陆分裂出来,所以在两大洲上都有这个属的植物。随着大西洋不断扩张,美洲和非洲距离越来越远,孪叶豆属便在两边独立发展,美洲“家系”兴旺一些,非洲“家系”凄惨一些,最后就形成了今天这种跨大洋的地理分布格局。
化石里面找证据
科学家们是如何确认琥珀豆与多米尼加琥珀豆为近亲的呢?首先,在保存下来的多米尼加琥珀豆叶片化石上,人们可以看到清晰的、与现生琥珀豆相似的叶脉。尽管在一般的植物鉴定中,叶不如花和果能更快速让人识别出植物,但对于古植物学家来说,叶却是很重要的器官,在叶脉的形态中隐含了丰富的信息。

多米尼加琥珀豆的叶片化石,第四张图为放大的叶脉。图片:George O. Poinar et al./ Experientia(2005)
其次,尽管对于一种三四千万年前的古植物来说,其细胞中的DNA大部分已经降解,但是古植物学家还是设法从中提取出了一些叶绿体DNA片段,在测序之后与现存的树种加以比较,最终就从形态和分子两方面确定了两者的亲缘关系。
历经几千万年的演化,孪叶豆属树种至今仍以分泌树脂著称。孪叶豆树脂习惯上被归为一类叫copal的树脂,除了孪叶豆属之外,还有橄榄科的树脂马蹄果(Protium copal)也是这类树脂的来源树种。对于copal这个词,历史上曾经有多种翻译,比如柯巴脂、柯伯脂、骨湃脂等等,当然最神奇的是[王古][王巴]脂(注:方括号里是一个字,读音古巴),居然专门为它生造了两个一般输入法都打不出来(手机上也显示不出来)的字。

琥珀豆的树干正在流出树脂。VE McCoy et al. / ScienceDirect(2017)
除了琥珀,还能做漆
柯巴脂在翻译上的混乱,显示了中国人对它的陌生。按照《中国植物志》的记载,孪叶豆属有2种在华南和台湾地区作为经济作物栽培,即孪叶豆(H. courbaril)和琥珀豆(《中国植物志》叫“疣果孪叶豆”)。然而栽培归栽培,最终并没有推广为广泛种植的经济树种。
那么这种柯巴脂有什么用呢?原来它是清漆的重要成分。清漆是把树脂之类溶质溶解在液态易挥发的油性溶剂(比如松节油)中制成。把清漆均匀涂到物体表面,油性溶剂逐渐挥发,树脂等溶质也逐渐干燥,“凝固”成坚硬、不透水而有光泽的一层,既对下面的物体表面起到保护作用,又显得美观。

涂了三层清漆的厨房木地板,防水、光亮。图片:avlxyz / flickr
在19世纪,西方人发现用琥珀豆树脂调制的清漆性能非常优良,特别适合涂在木材上使用,于是大量从非洲进口,特别是坦桑尼亚的桑给巴尔岛这一琥珀豆的最大产地。直到20世纪,随着人工合成的化学漆开始付诸应用,对柯巴脂清漆的需求才不断减少。而在中国,桐油和漆自古以来就是两种广为应用的类似清漆的涂料,还没等到柯巴脂清漆来得及取代它们,中国也进入了化学漆时代。这就难怪我们今天对琥珀豆和柯巴脂清漆感到陌生了。

桑给巴尔岛(zanzibar island)的琥珀。值得一提的是,“坦桑尼亚”这个国名就是由“坦噶尼喀”和“桑给巴尔”拼合而成的。图片:D M Reid / finch-and-co.co.uk
不过在宝石界,柯巴脂还是很有名的,因为一些埋藏时代不久(比如只有几百万年)的柯巴脂“亚化石”常常被冒充已经充分化石化的琥珀出售,以致如何识别真琥珀和柯巴脂假琥珀成了每个想把玩或投资琥珀这种有机化石的人必需掌握的功课——就好像喜欢有机食品的人,也得留意他们吃的是真有机食品还是假有机食品一样。
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让岁月凝结成文明,让我遇见你。2018年《物种日历》,每日零点,一同品鉴文明。

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发表于 2018-8-22 09:14 | 显示全部楼层
谢谢分享
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发表于 2018-8-23 12:45 来自手机 | 显示全部楼层
以前还真不知道这些
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发表于 2018-8-23 16:09 来自手机 | 显示全部楼层
每天一题了解自然知识
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发表于 2018-8-24 07:45 | 显示全部楼层
楼主辛苦了
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发表于 2018-8-24 11:14 来自手机 | 显示全部楼层
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发表于 2018-8-24 17:55 来自手机 | 显示全部楼层
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发表于 2018-8-26 18:14 来自手机 | 显示全部楼层
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发表于 2018-8-28 08:01 | 显示全部楼层
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