此前瓢叶目的化石标本比较碎小,缺乏整体解剖结构,所以无法从分类学上进行归类 。同时,各地的瓢叶目形态也有很大差异 。
“长期以来,瓢叶目之所以无法‘认祖归宗’,关键在于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,有赖于外观形态和内部解剖结构均保存较好的化石标本的发现 。
2012年,王军团队在内蒙古乌海市发现一个保存完好的“植物庞贝城”,其中有大量完整而精美的标本,为探明这类植物的亲缘关系及其重要的生命演化意义奠定了基础 。
发现瓢叶目家族新物种
王军认为,正是前文所述的火山喷发创造了绝佳的埋藏条件 。
通过王军在现场拍摄的照片可以看到,一般化石中的植物都是躺着的,但乌达的化石是站着的 。化石的间距非常密集,每隔三五米就有一棵直立的植物树干 。
在复原图中,森林的树木最高大的高30多米,最小的不及人的脚踝 。在复原图第一排便可看到像棕榈树的瓢叶目,它们高五六米,挺拔向上 。
王军团队发现了来自“植物庞贝城”的瓢叶目家族新物种乌海拟齿叶 。
在南京地质古生物研究所标本馆里,这块重达2.5吨的瓢叶目化石标本完整地保留了这棵树被火山灰埋藏前的样子 。
乌海拟齿叶的树干顶端长着一个玉米棒一样的果穗,果穗看起来呈辐射状对称,果穗的上下方同时长有叶子 。
王军认为,这项研究揭开了“植物庞贝城”的面纱,这里是一个巨大的化石宝库,蕴藏着许多古植物世界的秘密 。当前乌海拟齿叶的整体重建只是其中之一,后续还将公布多个植物新种的整体重建 。
新物种属于前裸子植物
科研人员利用国内最先进的实验仪器对乌海拟齿叶进行了解剖观察,发现它有蕨类植物的孢子繁殖方式,同时又具有种子植物的木材结构 。根据这些特征,可以确认它是种子植物的姊妹类群——前裸子植物的一员 。
“解剖叶子,我们发现叶轴两侧有对称的维管束 。更让人惊奇的是,它的果穗也是两侧对称的维管束 。这是果穗是从叶子进化过来的直接证据 。而解剖这棵树的主干,我们发现其有次生木质部,这是让我们定下这棵树的分类特征的最大一项突破 。”王军解释,这些特征汇总起来就是典型的前裸子植物 。
“这类植物最早见于泥盆纪,并由此演化出了种子植物 。”王军表示,瓢叶目的地质年代是从早石炭世到二叠纪末,这一发现将前裸子植物的地质时间范围延长了约6000万年 。
前裸子植物代表了植物界在进化过程当中,孢子植物进化到种子植物过渡的一种类群 。此前认为,前裸子植物是从中泥盆世3.9亿年延续至晚石炭世3.1亿年 。此次研究认为,其存在时间应该是中泥盆世—石炭—二叠纪末 。
这项研究表明,在种子植物分化出来(3.6亿年的晚泥盆世)之后的约1.1亿年间,以瓢叶目为代表的前裸子植物持续多样化,直至二叠纪末 。并独立发展出似球果繁殖器官,并没有像先前认为的那样迅速灭绝 。
尽管瓢叶目植物繁殖能力强大,但在二叠纪末大灭绝期间,它们也是环境和气候变化的受害者 。这次大灭绝毁灭了全球的沼泽生态系统,而伴随着瓢叶目赖以生存的环境消失,该目也随之灭绝 。
本次瓢叶目分类位置的确定,也代表了中国学者对于古植物分类学的重大贡献 。在此之前,晚古生代共建立了40余目的植物类群,除了瓢叶目和大羽羊齿目,其他均由国外研究人员完成 。
参考资料:https://www.donews.com/news/detail/9/3195533.html
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