书城教材教辅化石:生命演化的传奇
1518100000012

第12章 羽叶植物及化石(2)

第四类裸子植物化石是银杏类化石,现存的银杏仅一属,有活化石之称。本类化石最初见于二叠纪,可能在晚石炭世时已经出现,到侏罗纪和白垩纪处于全盛时期,广布于欧亚大陆的温带植物区内。自晚白垩世开始衰落,第三纪时,中欧尚有银杏分布。第四纪冰期以后,北美、欧洲、亚洲的绝大部分地区的银杏均已灭绝,只有浙江天目山的峡谷中保存着野生的银杏。到唐宋时期,由于寺僧的保护与选种繁殖,挽救了濒临灭绝的活化石。此后,传到日本,再传到欧美各地。

我国的银杏化石相当丰富,常见的有以下几种:

裂银杏,叶扇形至半圆形,有明显的叶柄。叶片常深裂为许多窄的线形裂片。裂片成组,对称。叶脉平行,每一裂片内有三四条。分布于晚二叠世至晚白垩世。我国此类化石多见于江西安源晚三叠世的煤系地层中。

似银杏,叶与现生的银杏有些相似。有一长叶柄,叶片分裂不多,或分裂为2~8片舌形或倒楔形的裂片。每裂片内有几条双歧式分叉的扇状脉,我国此类化石常见于陕北晚三叠世的“延长群”地层中,也曾见于内蒙古晚侏罗世至早白垩世的“固阳群”地层中。

楔裂银杏,无明显的叶柄,叶呈楔形、舌形,基部收缩,上部深裂为2~5个主要的裂片,每一裂片上有4条以上的叶脉。化石产于鄂西早、中侏罗世的煤系地层中。

上述的裂银杏、似银杏、楔裂银杏,都可认为是现代银杏的祖先,或近亲类型。

第五类裸子植物化石是松柏纲,此为常绿或落叶的乔木,主干发达,叶呈披针形、线形、针形、鳞片形等。多数为单脉,少数为平行脉。叶在枝上呈螺旋状排列。一般有厚的角质层,种子具硬皮。在裸子植物中属于高等的一类。最早的松柏纲化石见于晚石炭世,中生代早期迅速发展,至侏罗纪和白垩纪时到达顶峰。

我国的古生代松柏纲化石保存下来的很少,到中生代时期才丰富起来,常见者有下列几种:

苏铁杉,枝细,叶椭圆形、披针形或长线形。叶脉细而直,与侧边近平行,至顶端交叉于叶缘。分布于晚三叠世至早白垩世。我国此类化石见于云南东部晚三叠世的煤系和南京附近早、中侏罗世的“象山群”地层中。

南洋杉,叶在枝上作螺旋状排列,呈鳞形,或宽披针形,有几条叶脉。分布于热带或亚热带。我国此类化石见于华北地区的三叠纪地层中。

红杉,叶线形,较厚,呈两列互生或螺旋状着生,叶的基部收缩,有一条叶脉。分布于早白垩世到现代。我国此类化石见于辽西的晚侏罗世或早白垩世地层中,为红杉中的最古老化石,现存的红杉为常绿的高大乔木。

水杉,现生者与红杉相似,但到冬季会落叶,叶较薄,顶尖,在枝上对生。过去以为它已灭绝,1945年,我国植物学家在湖北利川水杉坝和四川万县发现野生的水杉林,证明这种植物尚未灭绝,现已广泛栽培,成为著名的活化石。我国辽宁抚顺渐新世煤系地层中发现此化石。

短叶杉,小枝互生,位于一个平面上。叶呈鳞片状,菱形,紧密叠复,顶端尖而钝,背面有直纹。分布于晚二叠世至白垩纪。我国此类化石见于福建西部和山东莱阳盆地的晚侏罗世地层中。

柏型枝,叶鳞片状,交互对生,基部下延于枝上,上部与枝分离,分离部分不超过叶的下延部分,分布于早侏罗世至第三纪。我国化石见于福建西部晚侏罗世的地层中。

其实,我国南方许多红色盆地,如浙东、闽西、赣南等地的晚侏罗世到早白垩世地层中均产上述各种松柏类化石,此外还有袖套杉、拟节柏等化石。

被子植物化石

被子植物又称有花植物,而真双子叶植物是被子植物的主要分支之一,以具有三沟型花粉为特征。人们平时常见的槭树、柞树以及毛茛科植物等都是真双子叶植物。然而,由于早期真双子叶植物的化石十分罕见,以往科学界对真双子叶植物的早期类群及其祖先所知甚少。这次发现的“李氏果”填补了我国白垩世早中期真双子叶植物化石记录的空白。

我国辽西热河生物群是目前地球上少有的古生物化石宝库,此前,科学家曾相继在此发现了“辽宁古果”“中华古果”“十字里海果”等被子植物化石,其中“辽宁古果”更是被誉为迄今发现的地球上“最早的花”,这些已发现的被子植物化石与此次发现的“李氏果”基本上都处于距今1.24亿~1.25亿年的地层。

这次发现的“李氏果”化石保存完好,形态特征与现生的毛茛科植物基本一致,在叶形、脉序和果实特征等方面特别像现生的铁线莲、翠雀花等。

我国古植物学家、课题组负责人孙革教授曾说:“尤其难得的是,‘中华古果’‘十字里海果’以及‘辽宁古果’,尽管所处年代与‘李氏果’基本相当或稍早,但它们所属的科级类群现在都已灭绝,而‘李氏果’所代表的真双子叶植物现在仍有约25万种,占整个被子植物种类的75%,这使得‘李氏果’成为迄今最早的与现生毛茛科被子植物有直接系统演化联系的化石。”

科学家们认为,这些化石在大致同时期的集中发现表明,在距今1.25亿年,早期被子植物在演化上可能有一个“加速期”或称“爆发期”,这较之科学界以往的认识要早1000万年左右。孙革说,被子植物也不可能刚一出现就进入“爆发期”,因此推断,被子植物的起源还应该在“爆发期”之前,课题组今后将集中精力在距今1.6亿年前至1.8亿年前的侏罗纪地层里去寻找更早的“花”。现在常见的开花、结果、宽叶的植物,基本上都属于被子植物。有高大的乔木,也有矮小的灌木,甚至草本植物。它们可能从某种裸子植物(例如本内苏铁)演化而来。过去认为起始于早白垩世,但近来我国发现的被子植物祖先化石时代可能属晚侏罗世,约向前推移2000万年。

1996年,中国科学院南京地质古生物研究所孙革教授及其研究小组,在辽宁北票黄半吉沟,晚侏罗世(距今1.45亿年)地层中发现了世界上最早的被子植物化石——辽宁古果,引起国际学术界的极大反响,被《科技日报》评为“1998年中国十大科技新闻”之一。

辽宁古果化石共有8块标本,由主枝与侧枝组成,主枝长约8.5厘米,侧枝长约8.6厘米,枝轴上共着生40枚果实。这些果实都是瞢葖果,长5~9毫米。果实由心皮对折闭合而成,内含2~4枚胚珠(种子),果枝下部有2片似叶状结构。从果枝的似叶状、果实螺旋状着生以及心皮对折闭合等特征观察,辽宁古果显示了最早期被子植物的原始性。

自从辽宁古果发现以后,连同近年来在蒙古发现一系列相类似的植物化石表明,包括我国东北(距今1.3亿年的鸡西早白垩世地层中,曾发现早期被子植物化石)和俄罗斯外贝加尔地区以及南滨海等地在内的亚洲东部地域,可能是世界上被子植物的起源中心或中心之一。

孙革教授在研究辽宁古果化石以后认为,这些化石还不能算是被子植物的始祖,将来有可能发现更原始的被子植物化石,而辽西是很有希望的地区。

我国的其他被子植物化石,基本上集中在几个新生代盆地沉积区中,各个科的代表化石都有发现,比较常见的有以下各属。

首先介绍双子叶植物化石:

木兰,这是双子叶植物中比较古老的类群,白垩纪时即已出现,第三纪时分布较广,一直生存到现在,为热带及亚热带的类型。我国的化石发现于山东临朐中新世“山旺组”内。叶较大,卵圆形,基部宽圆,顶端圆钝或圆尖,全缘,具粗短的叶柄。中脉粗强,侧脉呈羽状,第三次侧脉呈网状。

樟,出现于晚白垩世存在至现在,第三纪时分布广泛。叶卵形,基部楔形或圆形,顶端渐尖,全缘或微显波状。三出脉或离基三出脉,稀疏的羽状脉,中央主脉明显,直达顶端,两侧脉与主脉夹角小,弧曲向上,达于叶的上部或顶端,第三次侧脉不清楚或呈网状。化石发现于湖南湘乡始新世的“下湾铺组”地层中。

榉,叶呈卵形,基部圆形或微心形,顶端渐尖或钝尖,边缘有大而简单的锯齿。中脉粗而直,侧脉多,4~18对,互生或对生,与中脉相交成锐角,微向上弯,伸达边缘的锯齿,有第三次细脉。白垩纪直到现在均有生长。我国此化石见于湖南湘乡始新世的“下湾铺组”和山东临朐中新世的“山旺组”内。

椴,为落叶乔木,叶卵圆形,基部不对称,常呈心形。叶缘呈粗锯齿状,中脉明显,侧脉至边缘分叉,每一支达于锯齿,第三级脉呈网状。第三纪至现代均有生长。我国此化石见于山东临朐中新世“山旺组”内。

杨,落叶乔木,单叶,其形态大小变化很大,有阔卵形、圆形、肾形,最宽处近基部,基部宽圆或呈心形,顶端渐尖,叶全缘或具锯齿,有长的叶柄,中脉较细,直达顶端。侧脉自中脉伸出,其他次级侧脉成网状。从白垩纪到现在均有生长,广布于温带到寒带地区。我国此化石见于山东临朐中新世的“山旺组”内。

柳,落叶乔木或灌木,叶多呈披针形、椭圆形。基部圆钝,顶端渐尖。全缘或具细锯齿,中脉明显粗强,至顶端变细,侧脉呈羽状互生,向上弯曲,细脉连成网。白垩纪到现在均有生长,分布于北半球温带地区。我国此化石发现于山东临朐中新世的“山旺组”内。

胡桃,落叶乔木,羽状复叶,小叶对生,无柄,叶长卵形,顶端渐尖或急尖,全缘或具细齿,中脉细而明显,侧脉自中脉伸出,至边缘上弯,第三次脉连接两相邻侧脉,网内有更细的网脉。白垩纪至现代均有生长,分布在北半球的温带地区,第三纪最广。我国此化石见于山东临朐中新世的“山旺组”内。

桦木,落叶乔木,叶作卵形,顶端急尖,边缘重锯齿,基部圆形、截形或心形。中脉直而强,侧脉羽状互生或半对生,与中脉成40°~45°夹角。第三次脉细,多次分叉形成多角形的网脉。晚白垩世到现代均有,第三纪时最盛,分布于北半球的温带和寒带地区。我国此化石见于山东临朐中新世的“山旺组”内。

栎,落叶乔木或灌木,单叶互生,叶呈宽带形,边缘波状或锯齿状,或裂片。侧脉羽状,互相平行,直达锯齿或裂片的边缘。果实坚硬,常形成化石。白垩纪到现代均有生长,分布于北半球的温带及亚热带地区。我国此化石见于山东临朐中新世的“山旺组”内。

榆,落叶或常绿乔木,叶互生,具短柄。叶的基部常偏斜,叶缘锯齿状,单齿或复齿。中脉显著,侧脉羽状。果实扁平,为圆形或卵形的翅果。第三纪至现代均有。分布于北温带。我国此化石见于山东临朐中新世的“山旺组”及华北地区更新世的黄土地层中。

槭,落叶乔木,少数为常绿乔木或灌木。单叶,对生,掌状分裂为3~7个裂片。基部心形、截形或宽楔形。每一裂片作三角形,顶端渐尖至钝尖,宽楔叶形,全缘或有锯齿。叶脉掌状,侧主脉主于每一裂片的顶端,侧脉细,上弯,第三次脉和细脉形成不规则的多边形的网格。晚白垩世到现代均有。分布于温带和亚热带地区。我国此化石见于山东临朐中新世“山旺组”以及内蒙古的上新世地层中。

其次介绍单子叶植物化石:

单子叶植物的茎无树皮,不能增粗,叶具平行脉。有须根。出现于早白垩世,第三纪时繁盛起来。能适应各种环境,分布很广,最常见的有棕榈。叶簇生于树顶,有长柄,呈扇形,掌状分裂。分布于亚热带和热带地区。我国此类化石见于辽宁抚顺渐新世地层中,称为拟棕榈,其特征与现代的棕榈十分相近。

我国幅员辽阔,经历漫长的地质历史时期,各地质时代的化石蕴藏量极为丰富。要了解整个地球历史面貌与各地质时期生物演化的特点,如果缺失我国的化石资料及其研究成果,无疑是不全面的,将成为一大憾事。

我国的各门类化石,早已引起世界各国古生物学家的注意。我国各地质时代的主要化石产地,目前已成为国际古生物学界的注视焦点。今选择若干典型的地点作出简略叙述,以窥见一斑。