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在发现这块化石之前 这种植物已经“漂流”了数百年


时间:2021-04-01  来源:  作者:  点击次数:


大约3亿年前,赤道附近的热带雨林地区发生了一次火山爆发,火山灰将所有植物都封住了。现在大陆已经漂到内蒙古乌海市了。

近日,由中科院南京地质古生物研究所研究员王军率领的国际团队,在内蒙古乌海市乌达区发现了大量保存完好的“庞贝”目植物化石,确认为种子植物姊妹群——的原裸子植物之一。相关研究成果于3月9日发表于美国《国家科学院院刊》。

身世谜团已延续百年

双翅目是生活在3.5-2.5亿年前的一种植物,包括20多个属50个种,常见于煤系地层。分布于中国、欧洲和北美。曾经被认为是真正的蕨类植物、楔形文字、原生植物或一个独立的分类单元。

“这种古老植物的化石标本最早于1822年在捷克共和国发现,1931年确立了瓢的用途。”王军说。

对于地球上已经发现和曾经存在过的各种植物,在分类系统中找到相应的位置,是古植物学家最基本的学科目标。然而,植物的起源一直是个谜。

这项研究的合著者,英国伯明翰大学的杰森希尔顿博士说,在成立之初,凤蝶被认为是一种独特的植物种群。科学家们把它们当成在球场上踢来踢去的“分类足球”,却没有人达到“投篮分类”的目的。

以前,头足类的化石标本相对较小,缺乏完整的解剖结构,因此不能进行分类。同时,目的形态也有很大差异。

“长期以来,秩序无法‘认祖归宗’的关键是缺乏植物的整体形态和内部解剖信息。”王军说,这些关键特征的突破取决于发现外观保存完好、内部解剖结构完整的化石标本。

2012年,王军的团队在内蒙古乌海市发现了一处保存完好的“植物庞贝城”,其中含有大量完整、精美的标本,为探索这些植物的亲缘关系及其重要的生命进化意义奠定了基础。

发现瓢叶目家族新物种

王军认为,正是上面提到的火山喷发,创造了绝佳的埋藏条件。

从王军在现场拍摄的照片可以看出,化石里的植物一般是平躺着的,而乌达的化石是站立着的。化石间隔非常密集,每三到五米就有一根直立的植物树干。

在复原图中,森林中最高的树有30多米高,最小的树不到人的脚踝。在复原图的第一次排便中,我们可以看到像棕榈树一样的秩序,有五六米高,笔直向上。

王军的团队从植物庞贝发现了新物种乌海齿鱼。

在南京地质古生物研究所标本馆里,这个2.5吨重的双翅目化石标本完整地保存了这棵树在被火山灰掩埋之前的样子。

乌海齿状突叶的树干顶部有一个玉米芯状的穗,看起来呈放射状对称,叶片同时位于穗的顶部和底部。

王军认为,这项研究揭开了“植物庞贝城”的面纱,这是一个巨大的化石宝库,蕴含着古代植物世界的许多秘密。目前乌海伪齿叶整体改造只是其中之一,未来将公布几个新植物物种的整体改造。

新物种属于前裸子植物

利用国内最先进的实验仪器,研究人员对乌海假齿状叶进行了解剖学观察,发现其具有蕨类植物的孢子繁殖方式和种子植物的木材结构。根据这些特征可以确认是种子植物姊妹群——的成员。

“解剖叶片,我们发现叶轴两侧有对称的维管束。更让人惊讶的是,它的耳朵也是两侧对称的维管束。这是耳朵是由叶子进化而来的直接证据。通过解剖这棵树的树干,我们发现它有一个次生木质部,这是我们确定这棵树分类特征的最大突破。”王军解释说

"这种植物最早见于泥盆纪,后来进化成种子植物."据王军介绍,目的地质时代为早石炭世至二叠纪末,这一发现将前裸子植物的地质时代范围扩大了约6000万年。

前裸子植物代表了植物界进化过程中从孢子植物进化到种子植物的一组物种。以前认为前裸子植物从中泥盆世的3.9亿年延续到晚石炭世的3.1亿年。本研究认为其存在时间应为中泥盆世至石炭纪至二叠纪末。

这项研究表明,在种子植物分化后约1.1亿年(晚泥盆世3.6亿年),以双翅目为代表的前裸子植物继续多样化,直至二叠纪末。并且独立开发出锥状生殖器官,并没有之前想象的那么快消亡。

尽管它们有很强的繁殖能力,但在二叠纪末期灭绝期间,它们也是环境和气候变化的受害者。这种大规模灭绝破坏了全球沼泽生态系统,随着该秩序所依赖的环境的消失,该秩序灭绝了。

该目分类地位的确定也代表了中国学者对古代植物分类学的巨大贡献。在此之前,晚古生代建立了40多个植物群,除“双翅目”和“紫金牛目”外,其余均由国外研究者完成。

我们的记者张伟


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