這次研究發(fā)現(xiàn)的目前已知最早的挺水植物——三叉穗的化石標(biāo)本。研究團(tuán)隊 供圖
論文第一作者、中國礦業(yè)大學(xué)(北京)劉樂副教授介紹說,挺水植物的植株下部沉在水中,而上部莖葉伸出水面。陸地植物起源于水生藻類,但其中一部分在演化過程中重新適應(yīng)了水域環(huán)境,逐漸演變?yōu)樗参铩?/p>
本項研究中,科研團(tuán)隊通過深入研究發(fā)現(xiàn)于安徽省晚泥盆世地層的楔葉類植物三叉穗(Eviostachya)的化石,揭示其具備的挺水生活習(xí)性,為陸地植物重返水域環(huán)境提供了珍貴的直接證據(jù)。
這次研究依托百余件保存精良的三叉穗標(biāo)本,涵蓋直立莖干、細(xì)長分枝、葉片、匍匐枝及根系等部分,較完整展示出植物的整體形態(tài)。結(jié)果表明,三叉穗具有典型的挺水植物特征,植株下部沉于水中,發(fā)育出適應(yīng)水生環(huán)境的細(xì)絲狀水生根;而上部則直立于水面之上,展開葉片進(jìn)行光合作用。這種“半身入水”的生長策略是一種關(guān)鍵的生態(tài)適應(yīng),使植物能夠同時獲取水體中的養(yǎng)分和空氣中的二氧化碳,并充分接受陽光照射。
與一些更早期的半水生植物相比,三叉穗在植物體不同部位表現(xiàn)出明顯的形態(tài)與功能分化,這是挺水植物適應(yīng)性演化的重要特征。在體型較小、器官分化較弱的早期維管植物中,這種結(jié)構(gòu)分工尚屬罕見。三叉穗展現(xiàn)了維管植物對水域環(huán)境進(jìn)行空間分化適應(yīng)的能力,其體型與結(jié)構(gòu)支持了長期而穩(wěn)定的挺水生活方式,而非僅依賴水位漲落實現(xiàn)間歇性出露或浸沒。
此外,三叉穗的莖枝細(xì)弱、缺乏機(jī)械組織,可能依賴水的浮力和鄰近植物支撐以維持直立。其葉緣發(fā)育的“水孔”結(jié)構(gòu)有助于水分的排出與調(diào)節(jié)。這些特征與現(xiàn)生濕地植物的生理機(jī)能相似,反映出其對潮濕的長期或周期性水淹環(huán)境的適應(yīng)能力。
論文通訊作者、北京大學(xué)王德明教授表示,作為目前已知最早具有確鑿?fù)λ卣鞯木S管植物,三叉穗將楔葉類中挺水習(xí)性的化石記錄提前了約1億年,標(biāo)志著陸地植物“重返水域”的適應(yīng)性演化在更早的地質(zhì)時期已然開始。