化石尋寶之旅

劉璐

植物的根系有哪些作用？

1.吸收和輸導作用

根系從土壤中吸收水分和無機鹽，再通過根的維管組織輸送給莖、枝和葉。就像我們每天要補充各種營養一樣，植物也需要這些營養物質來維持生長發育、新陳代謝等生理活動。

植物根系吸水過程示意圖

2.固著和支持作用

植物的根系將植物的地上部分牢牢地固著在土壤中，無論是戈壁灘上防風固沙的防護林，還是沿海地區的“海岸衛士”——紅樹林，都向我們展示了根系的強壯與堅韌。

防護林

番薯（俗稱紅薯、地瓜）的塊根（由側根或不定根膨大形成）

3.貯藏和繁殖作用

植物的各個部分“各司其職”，互相配合，一起保障著植物的健康生長。有些植物的地上部分會把光合作用產生的養分輸送到根部或莖部存儲起來，一旦植物發覺養分不足了，就會從這些部位調取養分來保障自己的正常生長。

有些植物的根還能進行營養繁殖，相信很多人都嘗試過扦插和分株植物吧！

根系形態知多少？！

一直以來，大家對于植物根系的概念主要來源于對種子植物的研究。

知識卡片

種子植物

種子植物是植物界最高等的一大類植物，現有的種子植物分為祼子植物和被子植物兩大類。被子植物又分為兩大類群，分別是雙子葉植物和單子葉植物。

4.分泌和合成作用

根系分泌物可以促進土壤中的微生物生長，從而進一步促進植物體的代謝和吸收等作用;根系還能合成多種氨基酸、生長激素和植物堿，這些都是植物生長必不可少的“美食”。

裸子植物和雙子葉植物通常為直根系，包括主根和側根。主根通常較粗，由主根形成的次級根系被稱為側根（胡蘿卜就是其典型代表）。

單子葉植物通常為須根系，它們的主根較小，生長時間很短，形成不久后就會死亡或者停止生長。不過，在胚后期，這類植物可以從枝、葉或者莖基部的節上生出不定根（以玉米和水稻為代表）。

此外，必須要提到的還有根狀莖和莖生根。

根狀莖通常為根的著生器官，在真蕨類植物及種子植物中廣泛存在，我們可以把它理解為植物軸的延伸或分枝而產生的變態莖，它可以是肉質的、匍匐的、氣生的、向下的、具鱗片的或具葉的，我們常吃的藕和姜就屬于根狀莖。

而對于真蕨類植物而言，因為根起源于莖，因此我們用莖生根取代不定根這一說法。莖生根也可以發育成側根。

看到這里你是不是有點兒糊涂啦？我以在山上采回的這種里白科芒萁（qí）屬為例，給大家看看典型的現生真蕨類植物的葉軸、根狀莖、莖生根及側根的著生關系。

芒萁植物根系形態示意圖

看到這里，你是不是對植物根系刮目相看了呢？想不想知道古老植物的根系長什么樣子？在北京門頭溝就能挖到植物根系的化石嗎？

答案是肯定的！在我國很多地區都保存有非常精美的植物化石，其中也包括大量的植物根系化石。今天我就帶領大家去北京市門頭溝區，尋找來自遙遠侏羅紀的植物根系化石。

新發現——侏羅紀古土壤中的植物根系

要知道侏羅紀不僅恐龍眾多，而且植物也是非常繁盛的。北京就有非常連續且完整的侏羅系，并且保存有非常豐富的煤炭資源。早在100多年前就有科學家對門頭溝煤系中的植物化石進行過報道，這里的植物類型包括蕨類、楔葉類、種子蕨類、蘇鐵類、銀杏類和松柏類等。

200多塊化石中的秘密

我在門頭溝進行野外化石挖掘的過程中，一開始只是發現了前人研究過的一些植物化石，直到在岳家坡村附近，才終于有了令人驚喜的發現！我注意到很多地層里都有一些密密麻麻的化石，雖然難以識別，但根據經驗我猜想，它們會不會是真蕨類植物的根呢？

帶著這個疑問，我在這套形成于約1.7億年前（中侏羅世）的上窯坡組近頂部的兩層黃綠色泥質粉砂巖中采集了200多塊化石。經過化石修雕和鑒定，我在138塊植物化石中識別出6種植物，其中枝脈蕨屬植物（一種低矮的真蕨類植物）居多，約占總數的87%。而且，這兩層中也含有非常豐富的、原位埋藏的植物根系化石。

岳家坡剖面上窯坡組露頭

珍貴的發現——形態各異的根系統

經過連續幾次的野外采集，我在岳家坡剖面共發現了3種植物根系。為了區分，我把它們分別稱作A、B、C型根系統。

A型根系統

A型根系統是植物群落中具

有代表性的枝脈蕨屬植物的根狀莖和根。它們通常是二歧分叉的，向下和向上的分叉都可以看到。根狀莖密集排列，更細的枝生根密集地連接在根狀莖上，側根著生在枝生根上。

B型根系統

B型根系統與A型根系統十分相似，根狀莖也很密集，測量后發現其枝生根和側根都較短、較細，我推測它們也屬于真蕨類植物的根系。

C型根系統

C型根系統十分特別。這是一塊具有主根系統的標本，經測量發現，主根長約64毫米，基部寬約30毫米;至少有9個一級側根，甚至可以觀察到三級側根。C型根系統與許多現生裸子植物（如松柏植物）的根系十分相似。

是不是沒有想到這些看起來不起眼的石頭竟然就是植物的根系化石？

在識別出3種植物根系后，我仍然不滿足，想要更全面地了解當時的沉積環境，也想知道在如此小的“土坑”中生長的低矮植物，如果遇到暴風雨或者洪水的侵襲，它們能承受得住嗎？植物根系能保護它們嗎？

在進行了更綜合的研究之后，我們認為，大約1.7億年前，生活在北京門頭溝地區的枝脈蕨屬植物體形較小，高度只有50厘米左右，但具有較為發達的根系統。豐富的枝脈蕨屬植物和少量松柏等植物生長在富含碎屑物質的沼澤濕地中，這里還有周期性的水流經過。它們在這里繁衍生息，雖然地上部分會衰老死亡，但它們的根系一直都在，一有機會就會再次向上生長發育，復蘇整個植物群落。你能想象門頭溝區曾經有過這樣的景象嗎？

植物不僅以其自然美感給人們帶來精神上的享受，也為人們的生活提供了寶貴的資源。我很幸運地在地層中發現了一些根系化石，并對植物和植物生長的古土壤進行了研究。當大家再出門賞花和挖掘化石時，別忘了留意一下是否有植物的根系化石哦！