四億年前陸生維管植物就具有豐富的多樣性

四億年前陸生維管植物就具有豐富的多樣性

植物被稱為“地球的綠色斗篷”，它們通過光合作用和呼吸作用調(diào)節(jié)著地球的體溫，構(gòu)成了整個地球生物鏈的基礎(chǔ)。然而在地球長達46億年漫長的演化歷史中，高等植物卻直到4.7億年前才開始登上陸地。早期陸生維管植物的起源和演化是影響到整個地球生命的重要事件，其最顯著的效應(yīng)是使古大氣中的二氧化碳濃度從2‰ (按體積計算)以上降至接近現(xiàn)今的水平，并且為隨后的動物登陸（約360百萬年前的晚泥盆世出現(xiàn)兩棲類）準(zhǔn)備了食物基礎(chǔ)。早泥盆世（406ˉ387百萬年前），地球植被的組成和現(xiàn)今完全不同，在全球范圍內(nèi)，植物都是剛剛登陸不久，處于最初的輻射演化時期。工蕨植物是那個時期的優(yōu)勢類群，代表了現(xiàn)今石松植物的祖先類群。

中國地質(zhì)學(xué)會主辦的學(xué)術(shù)期刊《地質(zhì)學(xué)報》（英文版）最近刊出了北京大學(xué)郝守剛教授和薛進莊副教授的國家自然科學(xué)基金資助項目的研究成果，他們詳細(xì)研究了我國云南早泥盆世的坡松沖植物群中產(chǎn)出的一種新工蕨植物——弱枝叉蕨（Ramoferis amalia）。植物個體矮小，通常只有幾十厘米；營養(yǎng)軸裸露、無葉，多次二叉分枝；孢子囊聚集成穗，一些柔弱的細(xì)枝出現(xiàn)在生殖區(qū)域；孢子囊側(cè)生于莖軸上，橢圓形或近圓形，沿邊緣開裂以散布孢子。掃描電子顯微鏡技術(shù)揭示這一植物的孢子囊由兩壁層構(gòu)成，外層為垂周分裂的細(xì)胞層（外垂周層），而內(nèi)層為平周分裂的細(xì)胞層（內(nèi)平周層）。迄今世界上已報道16個工蕨植物屬，對這些工蕨植物孢子囊壁層結(jié)構(gòu)的對比研究表明，外垂周層和內(nèi)平周層的兩層壁結(jié)構(gòu)是工蕨植物在演化過程中出現(xiàn)的進步特征，而孢子囊的開裂機制在不同屬中則不盡相同，體現(xiàn)了工蕨植物生殖策略的多樣性。

現(xiàn)今中國大陸是由地史時期的古板塊在古生代和中生代拼合而成的復(fù)合體，植物化石的系統(tǒng)分類、古地理分布研究有助于認(rèn)識古板塊的歷史。我國泥盆紀(jì)陸相地層廣泛發(fā)育，在早期陸生維管植物與環(huán)境的研究中，日益顯示出重要的學(xué)術(shù)地位。華南早泥盆世的坡松沖植物群所顯示的迅速演化分異遠(yuǎn)出乎人們之前的想象。工蕨植物以豐富的組成和明顯的多樣性構(gòu)成坡松沖植物群的主要組成類群。同時，植物群中也包含了許多特異的植物，它們以獨特的生殖和營養(yǎng)器官組合顯示了不同于傳統(tǒng)的、依據(jù)勞倫大陸的化石材料所建立起來的植物器官和組織結(jié)構(gòu)演化的時序。我國華南地區(qū)在4億年前地處熱帶，氣候溫暖濕潤，本文的研究成果表明，在植物剛登陸不久，熱帶植物區(qū)中的工蕨植物即具有豐富的多樣性，這些植物是地球陸地表面最早的拓荒者之一。對比今昔，四億年前以工蕨植物占優(yōu)勢地位的植被是如何轉(zhuǎn)變至現(xiàn)今以被子植物占優(yōu)勢的植被，其中的奧秘昭顯著植物進化的魅力！