黑龙江松辽盆地中生代白垩纪树蕨植物群的研究为认识我国白垩纪植物群多样性和古气候提供了重要证据(研究成果发表在HistoricalBiology、CretaceousResearch和《地球学报》)
目前全世界已经报道有30多个桫椤目矿化茎干和叶柄基化石记录,分别来自南极、阿根廷、塔斯马尼亚、南非、肯尼亚、菲律宾、朝鲜、日本、美国等地的中生代和新生代地层。多数种发现于中生代地层,仅有少数发现于新生代地层。
一直以来,由于化石证据的不足,人们对于地质历史时期桫椤科植物在我国境内的分布和演化知之甚少。此前,我国中生代的桫椤科植物仅有唯一一个可靠的大化石记录,是内蒙古伊克昭盟罕台川中侏罗世直罗组的鄂尔多斯桫椤(CyatheaordosicaChu)。而其他时代的桫椤科大化石一直未见报道,限制了我们对于该类植物演化发展历史的深入理解和认识。
年前后,在黑龙江克山发现了一些特征鲜明的白垩纪桫椤科植物茎干化石。这些化石为我们从解剖学角度研究桫椤科植物演化提供了难得的证据。通过解剖学研究鉴定出两种类型的桫椤茎干化石,一种命名为克山黑龙江茎(HeilongjiangcauliskeshanensisChengetYang);另外一种命名为桫椤茎(Cyathocaulissp.)或金毛狗蕨茎(Cibotiocaulissp.)。这些化石大部分结构特征与现存桫椤科的Alsophila,Sphaeropteris和Cyathea等属相同,证明这些化石代表了桫椤科植物的早期类群。克山黑龙江茎它是全球中生代时期桫椤茎干化石记录当中与现存桫椤科植物比较接近的类群,是早期桫椤科植物的代表之一。解剖特征上,这些早期桫椤茎干化石与现今仍然生活于我国南部地区的桫椤科植物非常接近,很可能是它们的祖先类群。另外一种化石与日本发现的白垩纪Cyathocaulis或Cibotiocaulis茎干化石结构特征一致,由于树蕨植物通常不能跨海迁移,佐证了白垩纪时期日本大陆与中国东北地区曾经相连,从而使两地的植物能够进行交流,Cyathocaulis或Cibotiocaulis在两地广泛分布。这些化石的大量出现,表明中国东北地区可能是当时桫椤科植物的分布中心之一。
除了桫椤科树蕨茎干化石以外,还发现了一种奇特的白垩纪树蕨植物——张氏登普斯基蕨(TempskyazhangiiYang,LiuandCheng)。该化石是登普斯基树蕨植物在中国的首个记录,是研究我国东北地区恐龙生活时代的古植被、古环境、古气候,以及探讨东亚、西欧和北美地区白垩纪植物群关系的重要的证据。
我国是世界上白垩系地层比较发达的国家之一,南北方均有分布,北方地区多为河湖相沉积,南方地区多为红层和火山碎屑岩。东北地区的松辽盆地是世界上少有的白垩系地层分布最广、厚度最大、时代最全的陆相沉积盆地,富含油气资源。其中已发现丰富的蕨类植物叶化石、孢子囊、孢子等。然而,大量白垩纪绝灭的蕨类植物往往很难被发现或记录。而茎干化石恰好弥补了叶化石和孢子证据的缺失。
近年来,松辽盆地发现的系列树蕨茎干化石提供了认识白垩纪植物群面貌的难得机会。张氏登普斯基蕨是登普斯基蕨科在中国的第一个记录。它是一种非常怪异的树蕨植物,与其他化石和现生树蕨植物截然不同。树干外表看起来很粗大,实际上是由许多纤细的茎(直径3-6毫米)、叶柄基和周围大量紧密排列的不定根组成,构成一种由茎、叶柄基和根缠绕在一起的假树干(false-trunk);茎干不像一般树蕨呈辐射对称,而是具有背腹性,叶从茎干的一侧生出。茎多次向上二叉分枝,节间较短,叶子很小。这种形态特征和生长方式与已知任何一种真蕨植物都截然不同。
登普斯基蕨属化石发现和研究的历史较长。该属化石最早由Stokes和Webb于年在英国苏赛克斯(Sussex)发现,被描述成单子叶被子植物棕榈类,命名为Endogeniteserosa。年Corda研究了欧洲西部捷克波西米亚等地的标本并给予新的属名Tempskya,认为该化石与观音座莲目关系密切。此后属名Tempskya一直被沿用至今。伴随着后来更多化石的发现,对其系统关系有了更进一步的认识,被归入桫椤目。目前为止,登普斯基蕨属有20多个种的记录,大多数报道来自北半球的北美、欧洲的法国、英国、捷克、西班牙和亚洲的哈萨克斯坦、日本的白垩系。南半球仅在阿根廷和澳大利亚的白垩系有少量发现。发现的化石类型多数是登普斯基蕨的茎干部分,而叶片和孢子囊极少被发现。
当前张氏登普斯基蕨的发现扩展了该属在全球的分布范围。黑龙江松辽盆地北部克山、绥棱、以及伊春等地大量登普斯基蕨类茎干的发现表明,白垩纪时期松辽盆地及附近地区植物群落中该类树蕨占据一定地位,在局部地区可能是优势类群。登普斯基蕨与桫椤科、紫萁科、拟苏铁科、松柏类等植物组成了当时的植物群落。这些植物为其他陆生动物如恐龙等的生存发展提供了食物来源和栖息环境。
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