科研进展

热河生物群一种独特的蚌壳蕨科植物新发现与再认识

发布时间:2023-12-26 打印

蚌壳蕨科真蕨植物是中生代植物群中的重要组成部分,并在侏罗纪中期与白垩纪早期经历了两次繁盛时期,演化出较为丰富的种类。大部分中生代蚌壳蕨科植物化石保留有独特的双瓣状或近似杯状孢子囊群盖的特征。

发现自辽西热河生物群的夏家街蕨属(Xiajiajienia)是蚌壳蕨科中较为独特的一属由孙革等(2001)基于吉林辽源夏家街以及辽西黄半吉沟产出的化石首次研究描述,根据生殖羽片的特征将其划分至蚌壳蕨科中并建立一新属新种。由于化石材料较为缺乏,近年来,关于夏家街蕨化石鲜有报道,部分营养化石标本被重新研究后归入苏铁目热河似查米亚属(Rehezamites。因此,其分类位置存在一定的争议。

近期,根据热河生物群新发现的化石标本,中国科学院南京地质古生物研究所研究员王永栋领衔的一个中外研究小组,对夏家街蕨开展了系统学研究。基于形态学特征对夏家街蕨属进行分类特征修订并从系统发育学角度,讨论了该属种在蚌壳蕨科植物中可能的分类位置。该成果近期发表在国际学术刊物《白垩纪研究》(Cretaceous Research)。

新发现的化石标本属于奇异夏家街蕨(Xiajiajienia mirabila产自辽西北票黄半吉沟义县组下部尖山沟层(~125.5 Ma)。虽只是一块印痕化石,但却保存了完好的生殖羽片与营养羽片形态,表明该属种属于“部分可育羽片”的类型,即二型羽片

营养小羽片呈镰形,边缘呈波浪状,几乎不分裂。生殖小羽片强烈退缩成柄状,孢子囊群着生于边缘、具有“蚌壳蕨式”双瓣状的孢子囊群盖奇异夏家街蕨的独特之处在于,拥有蚌壳蕨科植物较为特征的双瓣状孢子囊群盖,但营养羽片却呈镰形且不分裂,这一特征与蚌壳蕨科植物中常呈现出的楔羊齿型的羽片有着明显区别。

根据新发现的生殖羽片形态特征,研究团队利用系统发育分析方法,结合现代蕨类植物的分子骨架约束,对奇异夏家街蕨的系统分类位置进行了讨论,并评估了其与蚌壳蕨科、碗蕨科鳞始蕨科等具有相似孢子囊群形态特征的蕨类植物的关系。结果表明,夏家街蕨属与蚌壳蕨科关系更近,且相较于中生代常见的锥叶蕨属(Coniopteris,与蚌壳蕨属(Dicksonia的一些化石种关系更近。

研究团队根据前人对热河生物群古气候古环境的研究结果,推测夏家街蕨的生长环境偏好为具有季节性变化的温和气候环境,与某些蚌壳蕨属现生种类似,对区域湿度有一定要求。

本研究得到了国家自然科学基金项目、中国科学院先导专项课题、现代古生物学地层学国家重点实验室开放课题基金、国际地球科学计划IGCP632,655,739项目、国家留学基金委CSC联合资助。

论文相关信息:ZHANG, L., WANG, Y., RUHL, M., ZHU, Y. and LI, H. 2023. Re-investigations of the fossil fern Xiajiajienia mirabila (Dicksoniaceae) based on new material from the Lower Cretaceous of western Liaoning, China. Cretaceous Research, 149, 105543. https://doi.org/10.1016/j.cretres.2023.105543.

奇异夏家街蕨三种类型的羽片,部分可育羽片(A-B),营养羽片(C),以及完全可育羽片(D),比例尺为1cm;图EFG分别为图ABC营养小羽片的局部放大,显示其镰形且不分裂的形态,比例尺分别为2mm2mm5mm

奇异夏家街蕨生殖羽片及孢子囊群形态展示以及与蚌壳蕨属现生种(D.lanata)的形态对比。显示生殖小羽片强烈退缩成柄状,孢子囊群着生于边缘、具有蚌壳蕨式双瓣状的孢子囊群盖

奇异夏家街蕨营养羽片(A),营养小羽片(B),可育羽片(D),部分可育羽片(E),生殖小羽片、孢子囊及孢子(C)形态展示线图

基于分子骨架约束的夏家街属植物及其相关类群的多数原则一致树,显示奇异夏家街蕨蚌壳蕨属的化石种关系更近


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