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節著地球的體溫，構成了整個地球生物鏈的基礎。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兩棲類）準備了食物基礎。早泥盆世（406ˉ387百萬年前），地球植被的組成和現今完全不同，在全球范圍內，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勢類群，代表了現今石松植物的祖先類群。

中國地質學會主辦的學術期刊《地質學報》（英文版）最近刊出了北京大學郝守剛教授和薛進莊副教授的國家自然科學基金資助項目的研究成果，他們詳細研究了我國云南早泥盆世的坡松沖植物群中產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；營養軸裸露、無葉，多次二叉分枝；孢子囊聚集成穗，一些柔弱的細枝出現在生殖區域；孢子囊側生于莖軸上，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揭示這一植物的孢子囊由兩壁層構成，外層為垂周分裂的細胞層（外垂周層），而內層為平周分裂的細胞層（內平周層）。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構的對比研究表明，外垂周層和內平周層的兩層壁結構是工蕨植物在演化過程中出現的進步特征，而孢子囊的開裂機制在不同屬中則不盡相同，體現了工蕨植物生殖策略的多樣性。

現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合體，植物化石的系統分類、古地理分布研究有助于認識古板塊的歷史。我國泥盆紀陸相地層廣泛發育，在早期陸生維管植物與環境的研究中，日益顯示出重要的學術地位。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器官組合顯示了不同于傳統的、依據勞倫大陸的化石材料所建立起來的植物器官和組織結構演化的時序。我國華南地區在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勢地位的植被是如何轉變至現今以被子植物占優勢的植被，其中的奧秘昭顯著植物進化的魅力！