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        化石尋寶之旅

        2021-09-04 01:24:53劉璐
        天天愛科學(xué) 2021年9期
        關(guān)鍵詞:根狀莖主根側(cè)根

        劉璐

        植物的根系有哪些作用?

        1.吸收和輸導(dǎo)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(yǎng)一樣,植物也需要這些營養(yǎng)物質(zhì)來維持生長發(fā)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(fēng)固沙的防護林,還是沿海地區(qū)的“海岸衛(wèi)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(cè)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(chǎn)生的養(yǎng)分輸送到根部或莖部存儲起來,一旦植物發(fā)覺養(yǎng)分不足了,就會從這些部位調(diào)取養(yǎng)分來保障自己的正常生長。

        有些植物的根還能進(jìn)行營養(yǎng)繁殖,相信很多人都嘗試過扦插和分株植物吧!

        根系形態(tài)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(xiàn)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(jìn)土壤中的微生物生長,從而進(jìn)一步促進(jìn)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(cè)根。主根通常較粗,由主根形成的次級根系被稱為側(cè)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(jié)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(chǎn)生的變態(tài)莖,它可以是肉質(zhì)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(fā)育成側(cè)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(xiàn)生真蕨類植物的葉軸、根狀莖、莖生根及側(cè)根的著生關(guān)系。

        芒萁植物根系形態(tài)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(qū)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(lǐng)大家去北京市門頭溝區(qū),尋找來自遙遠(yuǎn)侏羅紀(jì)的植物根系化石。

        新發(fā)現(xiàn)——侏羅紀(jì)古土壤中的植物根系

        要知道侏羅紀(jì)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(xù)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(xué)家對門頭溝煤系中的植物化石進(jìn)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(jìn)行野外化石挖掘的過程中,一開始只是發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)!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(jù)經(jīng)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(zhì)粉砂巖中采集了200多塊化石。經(jīng)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(shù)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(fā)現(xiàn)——形態(tài)各異的根系統(tǒng)

        經(jīng)過連續(xù)幾次的野外采集,我在岳家坡剖面共發(fā)現(xiàn)了3種植物根系。為了區(qū)分,我把它們分別稱作A、B、C型根系統(tǒng)。

        A型根系統(tǒng)

        A型根系統(tǒng)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(xì)的枝生根密集地連接在根狀莖上,側(cè)根著生在枝生根上。

        B型根系統(tǒng)

        B型根系統(tǒng)與A型根系統(tǒng)十分相似,根狀莖也很密集,測量后發(fā)現(xiàn)其枝生根和側(cè)根都較短、較細(xì),我推測它們也屬于真蕨類植物的根系。

        C型根系統(tǒng)

        C型根系統(tǒng)十分特別。這是一塊具有主根系統(tǒng)的標(biāo)本,經(jīng)測量發(fā)現(xiàn),主根長約64毫米,基部寬約30毫米;至少有9個一級側(cè)根,甚至可以觀察到三級側(cè)根。C型根系統(tǒng)與許多現(xiàn)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(dāng)時的沉積環(huán)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(fēng)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(jìn)行了更綜合的研究之后,我們認(rèn)為,大約1.7億年前,生活在北京門頭溝地區(qū)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(fā)達(dá)的根系統(tǒng)。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(zhì)的沼澤濕地中,這里還有周期性的水流經(jīng)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(fā)育,復(fù)蘇整個植物群落。你能想象門頭溝區(qū)曾經(jīng)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(fā)現(xiàn)了一些根系化石,并對植物和植物生長的古土壤進(jìn)行了研究。當(dāng)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!

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