黑龙江省齐齐哈尔市克山县境内发现罕见白垩纪树蕨茎干化石 是桫椤科植物的早期代表

  
现存桫椤科植物

白垩纪桫椤茎或金毛狗蕨茎横切面

白垩纪克山黑龙江茎横切面

现存桫椤科植物茎干横切面
（神秘的黑龙哈尔罕地球uux.cn报道）据中国地质博物馆：我国黑龙江省冬季寒冷干燥、夏季凉爽舒适，江省境内纪树蕨茎气候宜人，齐齐期代是市克山县石桫著名的避暑胜地。可是发现史前时期恐龙生活的时代，她的白垩表气候也是如此吗？最新的研究表明并非如此。中国地质博物馆程业明博士所带领的干化研究团队首次在黑龙江省齐齐哈尔市克山县境内发现了罕见的白垩纪树蕨茎干化石，经过研究确定了这些化石是椤科桫椤科植物的早期代表（祖先类群）。由于桫椤科植物通常生活在炎热的植物热带－亚热带气候环境，所以这些化石的黑龙哈尔罕发现证明了当时我国东北地区松辽盆地北部气候炎热、潮湿，江省境内纪树蕨茎和现在的齐齐期代气候状况形成鲜明对比。这一重要发现为我们认识我国东北地区地球环境变迁和认识桫椤科植物演化过程提供了重要证据，市克山县石桫填补了桫椤科植物茎干化石证据的发现空白。
什么是白垩表桫椤科树蕨植物桫椤科植物是一个古老而又特殊的类群，从古老的恐龙时代就已经在地球上出现了，经历了漫长的演化发展历史，仍有一部分存活至今。由于地球环境变迁及人类不合理利用，现今许多种类处于濒危状态。现存的蕨类植物多为低矮的草本，但桫椤科植物绝大多数种类具有树状的直立茎，呈乔木状（图1）。该科全世界共有5个属，约650种，主要分布于南北半球热带亚热带及南半球南温带山地。在我国，桫椤科植物被列为国家一级、二级保护植物，现存有2个属（桫椤属Alsophila和 白桫椤属Sphaeropteris），共14种，该科植物主要分布于西南、华南和台湾地区，生活在温暖、潮湿的环境中。一直以来，由于缺少化石证据，人们对于地质历史中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（Cyathea ordosica Chu），它具有营养羽片、生殖羽片及孢子囊。因此，目前在全国寻找其他桫椤化石十分必要，又充满挑战。
黑土地的化石新发现——揭示古气候、古环境变迁中国地质博物馆程业明所带领的研究团队长期在青藏高原、云南、内蒙古、江苏等全国多地开展木化石研究。2015年前后，他们来到了黑龙江省齐齐哈尔市克山县，沿着白垩系地层与古河床、河道走向，经过耐心细致的寻找，终于发现了一些特征鲜明的白垩纪桫椤科植物茎干化石,它们直接证实了白垩纪时期的桫椤科植物曾经生活在现今松辽盆地北部地区，为探讨古地理环境提供重要依据。 在克山县发现的这些早期桫椤科茎干化石已经被二氧化硅交代，硬度较高，保存了精美的内部解剖结构，包括髓、网状中柱、皮层、叶柄基等，在显微镜下细胞结构清晰可辨。
研究人员从大量化石中鉴定出两种类型的桫椤茎干化石，一种命名为桫椤茎（Cyathocaulis sp.）或金毛狗蕨茎（Cibotiocaulis sp.）（图2）；另外一种命名为克山黑龙江茎（Heilongjiangcaulis keshanensis Cheng et Yang）（图3）。这些化石大部分结构特征与现存桫椤科植物相同（图4），证明这些化石代表了桫椤科植物的早期形态（祖先类群）。其中一个桫椤植物种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。另一种克山黑龙江茎，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。
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。植物的生存一般依赖特定的环境，桫椤科植物通常生活在热带－亚热带气候区。我国东北地区早期桫椤科茎干化石的新发现为我们认识当时古环境提供了重要依据。这些化石的发现证明了约一亿年前的黑龙江地区远比现在炎热。从一些与它伴生的其他树蕨、本内苏铁类植物化石进一步推测，当时松辽盆地的黑龙江地区很可能处于热带或者亚热带的气候环境。本文相关研究成果已发表在国际知名学术期刊《历史生物学》（Historical Biology）和中文核心期刊《地球学报》。
Cheng Y-M & Yang X-N. 2017. A new tree fern stem, Heilongjiangcaulis keshanensis gen. et sp. nov., from the Cretaceous of the Songliao Basin, Northeast China: a representative of early Cyatheaceae. Historical Biology,http://dx.doi.org/10.1080/08912963.2017.1301445. 程业明, 刘风香. 2017. 中国首次发现白垩纪桫椤科茎干化石. 地球学报, 38(2): 135-143.（李盈青）

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