南京专家破译枝蕨类植物独特的生长密码

2017年10月24日06:57  来源:现代快报
 
原标题:3.8亿年前的森林 是如何长成的? 第F3版:聚焦十九大

徐洪河展示枝蕨类化石标本 中科院南京地质古生物研究所供图

距今3.8亿年前,世界上第一片森林出现,没有花,有参天大树和灌木丛。树木有的生活在浅水中,有的生长在岸边,水里的两栖动物开始上岸……当时,森林里的植物都和今天人类看到的不同。森林成员包括三大类:石松类、前裸子植物、枝蕨类。这三类植物中,枝蕨类植物由于化石标本少,加上早在2.6亿年前已经灭绝,它的生长模式一直是个谜。

这种植物究竟是如何长成参天大树的?通过5年研究,中科院南京地质古生物研究所研究员徐洪河和他的合作伙伴们,终于揭开了谜底。这项研究成果将于10月24日在线发表在《美国科学院院报》上。

枝蕨类植物比恐龙还早近两亿年

大树究竟是怎么生长的?也许,你会觉得这个问题很多余。树木生长,不就是靠它的木质部长大长高的吗?其实,并不是所有的树木都是这样的生长模式。

早在3.9亿年前,枝蕨类植物就出现了,它们比恐龙的出现还要早近两亿年。它们长什么样?科学家们也无法给出准确的答案,无法描绘。但在最早的远古森林中,枝蕨类植物占森林植物的三分之一左右。它们把根扎在浅水中,有的依水而居,年轮比较模糊……

“枝蕨类植物在漫长的历史长河中,可以说是昙花一现。但它留给人们太多的遐想。”中科院南京地质古生物研究所研究员徐洪河对现代快报记者介绍,在最早的森林中,石松类植物在当时是参天大树,今天人们依然可以看到石松类植物,但都是草丛;而前裸子植物的长相,有点类似今天的松树;唯独枝蕨类植物,它大概有多高,叶子什么形状?这些都无法描述。这么奇怪的树,在美国纽约等地可以看到植物基部化石标本,但由于化石标本内部保留得不全,无法获取更多的信息,揭开它们的秘密。

在新疆塔城找到珍贵的化石标本

想要揭开枝蕨类植物的生长秘密,就要依靠化石标本。“2012年,我和王怿、唐鹏、傅强等人在新疆塔城地区无意间找到了一小块枝蕨类植物化石标本,当时很兴奋,后来我们一直在新疆塔城地区苦苦寻找。”徐洪河介绍,2015年,他们又在新疆无人区,找到一块最大直径达70厘米的枝蕨类植物化石标本。

“这块标本,经过地质比对,应该距今3.7亿年。别看现在的塔城没有高大乔木,看到的都是低矮的像草一样的植物,但是在3.7亿年前,那里是一片原始森林。”徐洪河说,如果要还原3.7亿年前的塔城地区,应该到处都是郁郁葱葱的树木,各种树木都争相生长。而两栖动物也从河里爬到岸上来,在森林中栖息,觅食。

“这些珍贵的化石,也为我们的研究提供了科学依据。”徐洪河说。

生长模式奇怪,有点像现在的榕树

“你们见过榕树吗?在榕树上,可以看到一条条垂下来的根系。”徐洪河说,3.7亿年前的枝蕨类植物生长方式和榕树“像,又不像”。

“我们把标本切片,可以看到上面有很多黑点点,这些黑点点都是茎维管束。这些茎维管束交错排列,构成双环状的圆柱形维管束群,它们布满了根。”徐洪河介绍说,枝蕨类植物要不断生长,变高变粗,关键在于茎维管束。这些茎维管束可以不断分裂重组,越变越多,使得树木也不断变高变粗。

和榕树像的地方是,枝蕨类植物的根也会往上爬,而且可能从杆上突然冒出来;不像的地方是,枝蕨类植物根系不是从枝桠随处冒出来,到处都是根系,而只是从主干往上。“这是一种比较奇怪的生长模式。”徐洪河说。

“通过研究,我们发现,构成早期森林的枝蕨类植物的这种加粗生长方式,与现代植物中的某些单子叶植物具有一定的相似性。”徐洪河说。

(责编:耿志超、张妍)

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