北京大学王德明教授研究团队科研成果入选“2019年度中国古生物学十大进展”
北京大学地球与空间科学学院王德明教授研究团队的科研成果“亚洲最古老、泥盆纪面积最大的化石森林及其最早的根座型根系”入选“2019年度中国古生物学十大进展”。
森林最早出现在泥盆纪，之后遍布陆地并极大地改变了地球环境。然而，泥盆纪森林的记录极其罕见，直到最近几年，研究人员才从欧美发现了个别化石产地。相比而言，石炭纪晚期的热带沼泽森林全球广布，有数百个产地，主体植物是石松类的高大乔木。根座型（stigmarian）根系（或称为根状体）是这些树木的典型特征，但在泥盆纪还未得到证实，导致它的早期演化情况长期以来都不清楚。另外，泥盆纪森林与环境的关系还需要得到更多认识。
通过20多次的野外工作，王德明教授研究团队从安徽省广德市新杭镇的上泥盆统法门阶（距今3.72-3.59亿年）五通组地层发现并研究了一个出露面积至少250,000 m2的原位森林。新杭森林由多个世代的小型石松类树木Guangdedendron（广德木）的单一物种组成，局部密集排列，密度达38株/m2；树木主干细长而无侧枝，顶端二分叉后形成一个简单树冠，悬挂成对或者单独的大孢子叶球。广德木具有根座型根系，即：树干基部四等分，每一部分均延伸形成二分枝的根状体，着生螺旋排列的小根。
泥盆纪新杭森林景观复原图。森林由小型石松树木---广德木（Guangdedendron）组成，分布在晚泥盆世热带的滨海岸边（邓珍珍等绘制）
新杭森林中的广德木的营养和繁殖器官表明它很可能是雌雄异株和单次结实的植物，它的简单柱状结构和小型树冠有助于接收光线和缓解拥挤。根系体积小，且小根向周边浅层展布，反映所处生境水源充足。埋藏学和沉积学的初步证据表明，新杭森林生活在热带碎屑岩基底的滨岸湿地并受到波浪的影响。
广德木的根座型根系（王德明供图）
新杭森林是我国乃至亚洲最早、泥盆纪出露面积最大的森林，它的发现拓展了早期森林的地理分布范围，证明stigmarian根系首现于泥盆纪，增进了人们对早期石松植物生活习性的认识。新杭森林的研究说明，泥盆纪森林具有巨大的生物量，通过光合作用和后续的泥炭埋藏，促进了晚古生代大气CO2浓度的明显下降。广德木的高分布密度、气生茎的构型、密集的根系表明它适应动荡的滨海环境，像现代的红树林那样有利于海岸地带的水土保持。
该项研究相关研究结果以article形式于2019年8月19日发表在Cell集团期刊《当代生物学》(Current Biology)。该刊同期的评论文章（C.M. Berry）认为：我们研究的森林“令人惊叹、异常广阔，阐明了关键根系的演化”（spectacular, remarkably extensive, sheds light on the evolution of key rooting systems），“极其罕见”（incredibly rare），“揭秘森林生态系统的全球分布、生态特征和湿地植物的发育”（sheds light on the global spread of forest ecosystems, their ecology, and the development of wetland plants），“无疑具有最早的根座型根系”（has the earliest known attached unequivocal stigmarian rooting system）。美国国家地理National Geographic认为我们研究的植物“根系异常发达，为石炭纪沼泽森林的形成奠定了基础，并逐渐演化成为今天开采的大部分煤炭”，这些煤炭“就是引发工业革命的原因”，“是我们现代文明的基础; 我们第一次在这片森林中看到的这样的根状结构”。
王德明在新杭化石森林产地工作（王德明供图）
该项研究得到了国家自然科学基金项目(41672007, 41802015)资助。
论文信息：Wang De-Ming*, Qin Min, Liu Le*, Liu Lu, Zhou Yi, Zhang Ying-Ying, Huang Pu, Xue Jin-Zhuang, Zhang Shi-Hui, Meng Mei-Cen. 2019. The most extensiveDevonian fossil forest with small lycopsidtreesbearing the earlieststigmarianroots. CurrentBiology, 29: 2604-2615. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.06.053. (*correspondingauthors)
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