古老的水生被子植物

植物

古老的水生被子植物

被子植物的起源是地球生命進(jìn)化歷史中的一件大事，隨著早期被子植物化石不斷被發(fā)現(xiàn)，我們有理由相信，早在侏羅紀(jì)被子植物就已經(jīng)出現(xiàn)了。到早白堊世，被子植物的多樣性已經(jīng)開始發(fā)生輻射，并且與昆蟲建立起了密切的關(guān)系。最近十幾年間，早期被子植物化石的發(fā)現(xiàn)主要集中在我國(guó)遼西地區(qū)的熱河生物群中。最近，來自法國(guó)、德國(guó)、西班牙和美國(guó)的研究者在根據(jù)產(chǎn)于西班牙兩個(gè)產(chǎn)地的化石進(jìn)行深入研究，確認(rèn)了已經(jīng)有一百多年歷史的Montsechia Vida1ii為一種水生被子植物。M.vida1ii的化石產(chǎn)自1. 3億-1.25億年前的地層中，它們活著時(shí)生活在淡水環(huán)境中。從外觀上看，這種植物類似現(xiàn)在的苔蘚類植物，沒有花瓣，而生理構(gòu)造也和現(xiàn)在的花相差甚遠(yuǎn)。由于花朵生長(zhǎng)在水下，沒有可以吸引昆蟲授粉的結(jié)構(gòu)。而賴以繁殖的種子也像被子植物一樣在花的最底部。研究者通過分析其形態(tài)、解剖，以及繁殖特征，認(rèn)為它們與金魚藻屬親緣關(guān)系很近，且與金魚藻一樣，在水下生長(zhǎng)和繁殖。結(jié)合我國(guó)發(fā)現(xiàn)的大約同時(shí)期的水生被子植物古果，不禁讓人推測(cè)，水生環(huán)境對(duì)一些早期被子植物支系的多樣化扮演著重要角色。（www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1509241112）

花椒屬的歷史

花椒屬（Zanthoxy1um）隸屬于蕓香科（Rutaceae），廣泛分布于熱帶至亞熱帶地區(qū)，我國(guó)約有41種，其中西南地區(qū)36種，是該屬的現(xiàn)代多樣性中心。在西南地區(qū)，花椒屬植物因其果實(shí)作為重要調(diào)料品而被廣泛栽培，然而，對(duì)于該屬在西南地區(qū)的存在歷史卻了解甚少?；涗浭墙沂酒錃v史存在的最直接證據(jù)。近期，研究者基于云南3個(gè)不同地質(zhì)時(shí)期（晚中新世、晚上新世和早更新世）的花椒屬種子化石，結(jié)合之前發(fā)現(xiàn)于云南芒旦早至中中新世花椒屬種子化石，推測(cè)該屬不晚于早至中中新世開始就在西南地區(qū)出現(xiàn)，并一直存在至今，這為分子生物學(xué)研究提供了重要參考。（Quaternary Internationa1 2015，http://dx.doi.org/10.1016/j.quaint.2015.05. 020）

椿榆的演變和傳播

植物化石是地質(zhì)時(shí)期保存在地層中的植物整體或部分的實(shí)體或印痕。作為直接證據(jù)，植物化石在探討植物起源，演化，以及植物與環(huán)境相互關(guān)系中起著不可替代的作用。椿榆屬（Cedre1ospermum）是榆科的一個(gè)絕滅屬，化石廣泛見于北美始新統(tǒng)至漸新統(tǒng)以及歐洲始新統(tǒng)至中新統(tǒng)地層。近期，研究者在云南省馬關(guān)縣城郊發(fā)現(xiàn)了大量保存精美的椿榆屬果實(shí)化石，標(biāo)本產(chǎn)自晚中新統(tǒng)地層，時(shí)代為距今530萬-1160萬年前。這是該屬化石在亞洲的首次發(fā)現(xiàn)。根據(jù)化石的形態(tài)大小、翅脈數(shù)目、主翅形態(tài)等特征，研究者將其定名為亞洲椿榆（C.asiaticum）。然后通過總結(jié)椿榆屬的化石歷史，比較椿榆屬在亞洲、北美和歐洲的果實(shí)形態(tài)并結(jié)合地質(zhì)背景，研究者提出一個(gè)假說，認(rèn)為椿榆屬在不晚于早始新世起源于北美，果實(shí)具單翅，隨后經(jīng)由北大西洋陸橋傳播到了歐洲。隨著北大西洋路橋在早始新世以后逐漸瓦解，椿榆屬在北美和歐洲之間形成了隔離。早始新世以后，果實(shí)具雙翅的椿榆屬類群在北美演化并經(jīng)由白令陸橋傳播到了亞洲。此外，化石記錄表明，該屬在始新世-漸新世界線全球變冷時(shí)期，經(jīng)歷了大幅度的向南退卻；并最終在漸新世以后在北美消失，在中新世以后在亞洲和歐洲消失。椿榆屬在亞洲的滅絕可能與晚中新世以后東亞季風(fēng)氣候的不斷增強(qiáng)有關(guān)。（Journa1 of P1ant Research 2015，DOI 10.1007/s10265-015-0739-2）

維管植物葉片形態(tài)演化

維管植物包括廣義上的蕨類和種子植物兩大分枝。它們從古生代開始逐漸占領(lǐng)陸地，從微小的無葉草本演化出豐富多彩的形態(tài)構(gòu)型，出現(xiàn)了高達(dá)幾十米的喬木。葉片作為植物與外部環(huán)境的媒介，對(duì)植物生理、發(fā)育以及陸地生態(tài)系統(tǒng)等起著至關(guān)重要的作用。近期，研究者利用華南地區(qū)完善、連續(xù)的古生代維管植物的化石記錄，選擇95種單葉、218種復(fù)葉，并分別以96個(gè)、103個(gè)性狀特征對(duì)其進(jìn)行編碼，建立了多維形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)集，并最終分析了葉片形態(tài)變異度與植物屬種豐富度之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。研究表明，在維管植物演化的第一階段（泥盆紀(jì)至石炭紀(jì)早期），植物進(jìn)軍至低競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度的陸地環(huán)境，單葉的變異度初步增加，復(fù)葉的變異度在石炭紀(jì)達(dá)到峰值，其間植物的維管系統(tǒng)、生殖結(jié)構(gòu)急劇分化，灌木、藤本、草本、喬木等各種構(gòu)型出現(xiàn)。在維管植物演化的第二階段（石炭紀(jì)晚期至二