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苔藓植物是现代植被的组成部分,在植物演化,特别是在陆地植物起源过程中起了重要作用。本项工作围绕苔藓植物的演化及其与环境之间的相关性,对早期苔藓植物进行研究。包括两部分,云南早泥盆世及辽西早白垩世苔类植物研究。
第一部分,中国云南早泥盆世苔类植物研究。标本采自云南下泥盆统坡松冲组。植物体为叶状体,扁平,由多层细胞构成,叶状体3-4回不规则二歧分枝,不具中肋,叶状体边缘全缘。通过将其与早期陆地植物配子体及某些形态较为相似的化石及现代苔类植物比较,确定是一种新的苔类植物。建立了新属和新种,泥盆似片叶苔(Riccardiothullusdevonicussp.nov.),从属于叶苔纲(Jungermanniopsida)叉苔目(Metzgeriales)中的绿片苔科(Aneuraceae)。泥盆似片叶苔与现代片叶苔属(Riccardia)中的某些现代种在形态上较为相似,结合化石植物的沉积环境和现代片叶苔属的生活环境,我们推测,泥盆似片叶苔在早泥盆世生长在温暖湿润的环境中,可能生长在河边或溪边湿地上。泥盆似片叶苔生活的地质年代为早泥盆世的布拉格期(Pragian,407-411Ma),是迄今为止世界上最早的苔类植物。以此为依据,我们推测叶苔纲(Jungermanniopsida)和地钱纲(Marchantiopsida)的分化时间及叶苔亚纲(Jungermanniidae)和叉苔亚纲(Metzgeriidae)的分化时间均在早泥盆世,比根据现代苔类植物DNA序列分析得到的时间分别提前了22Ma和100Ma。
第二部分,中国辽西北票市早白垩世23块化石苔类植物的研究。标本采自辽宁西部北票市下白垩统义县组。通过将化石标本与某些形态相近似的化石及现代苔类植物比较,将这些标本归属于5科7属7种,其中4个新属:类片叶苔属(Riccarditesgen.nov.),从属于绿片苔科(Aneuraceae);平行似带叶苔属(Parapallaviciniagen.nov.),从属于带叶苔科Pallaviciniaceae;似溪苔属(Pellitesgen.nov.),从属于溪苔科(Pelliaceae);似蛇苔属(Conocephalumitegen.nov.),从属于蛇苔科(Conocephalaceae)。7个新种:掌状类片叶苔(Riccarditespalmatasp.nov.),波叶似苔(Hepaticitescrispatasp.nov.),平行似带叶苔(Parapallaviciniastrictasp.nov.),小叶似叶状体(Thallitesmicrophllussp.nov.),宽似溪苔(Pelliteslatithallussp.nov.),似蛇苔(Conocephalumiteshexagonitessp.nov.)和多叉似叉苔(Metzgeritesmultifidussp.nov.)。结合前人工作,该地区早白垩世的苔藓植物共有5科8属15种,其中苔类5科7属12种,藓类1属3种。通过本项研究工作,我们推测,绿片苔科(Aneuraceae)与叉苔科(Metzgeriaceae),及带叶苔科(Pallaviciniaceae)与Hymenophytaceae的分化时间约在早白垩世时期(125Ma),早于根据现代苔类植物叶绿体DNA序列分析得到的结果(绿片苔科和带叶苔科,晚渐新世,23.8-25.2Ma;带叶苔科和Hymenophytaceae,晚白垩世,74.7-78.8Ma);溪苔科(Pelliaceae)与小叶苔科(Fossombroniaceae)的分化时间应晚于DNA序列分析的结果(三叠纪,230-250Ma)。结合义县组中苔类植物化石的沉积环境及与其形态相似的现代苔类植物的生长环境,我们对辽西早白垩世的气候和环境进行了讨论。在早白垩世,辽西苔藓植物主要生长在温暖潮湿的环境中,邻近水源或水分较充裕的地方,例如,生长在河边或溪边的湿地上。这些苔类植物所反映的气候类型与此前对辽西地区在早白垩世气候的总体推测基本一致,即总体气候温暖湿润,局部区域或某个时段出现干旱—半干旱特点。
本项研究工作不仅丰富了早期苔类植物的类群以及相关知识,而且为研究苔藓植物的起源和演化,及恢复古气候和古环境提供了新的宝贵资料。