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距今4.3億至3.6億年前，早期陸地維管植物屬種多樣性及表型復(fù)雜程度急劇增高。這一過(guò)程被稱為“植物登陸”?！爸参锏顷憽钡於岁懙厣鷳B(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，堪比海洋生物的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”。在此期間，早期維管植物相繼演化出一系列關(guān)鍵性狀。目前，學(xué)術(shù)界對(duì)早期維管植物生活史策略的探討甚少。工蕨類是早期維管植物的優(yōu)勢(shì)和代表類群。豐富的化石記錄使得工蕨類成為研究早期植物生活史策略的重要材料。近日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所助理研究員黃璞聯(lián)合國(guó)內(nèi)多位學(xué)者，報(bào)道了產(chǎn)自貴州下泥盆統(tǒng)蟒山群的工蕨屬新種——包陽(yáng)工蕨（Zosterophyllum baoyangense），并通過(guò)分析志留紀(jì)晚期至早泥盆世（距今約4.3億年至3.9億年前）全球工蕨類的多維形態(tài)特征數(shù)據(jù)，揭示了工蕨類的生活史策略分化規(guī)律。相關(guān)研究成果發(fā)表在《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊B輯》（Proceedings of the Royal Society B）上。此次在貴州省都勻市包陽(yáng)村附近發(fā)現(xiàn)的包陽(yáng)工蕨的形態(tài)特征區(qū)別于之前報(bào)道的工蕨屬植物。其中，最引人矚目是該植物株高僅約45毫米，孢子囊穗長(zhǎng)僅5.8毫米至10.8毫米。包陽(yáng)工蕨“袖珍”的體形和“迷你”孢子囊穗極為獨(dú)特，處于早期維管植物體形大小的下限。這樣“迷你”的形態(tài)使得科研人員對(duì)早期維管植物的營(yíng)養(yǎng)-繁殖器官進(jìn)行思考。該研究分析了距今4.3億至3.9億年前全球工蕨類的多維形態(tài)特征數(shù)據(jù)，如工蕨屬以及工蕨類的莖軸保存長(zhǎng)度、寬度，孢子囊穗及孢子囊大小、數(shù)量等。為衡量化石植物的繁殖投入總量，研究提出了孢子囊總?cè)菁{空間（TSA）這一新指標(biāo)。該研究通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中35個(gè)工蕨屬、51個(gè)其他工蕨類植物進(jìn)行形態(tài)特征數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，工蕨屬莖軸的保存高度和寬度自志留紀(jì)逐步增大，至早泥盆世達(dá)到最大；TSA值和孢子囊尺寸顯示了相似模式。至早泥盆世，工蕨屬在營(yíng)養(yǎng)器官和繁殖器官方面均表現(xiàn)出巨大分異，如澳大利亞工蕨的TSA值達(dá)133.8mm3至211.1mm3，而同時(shí)期保存的包陽(yáng)工蕨的TSA值僅為4.3mm3至16.8mm3。研究顯示，在更廣泛的單系類群如石松亞門或工蕨綱中，其莖軸寬度、TSA等性狀表現(xiàn)出相似的演化趨勢(shì)。研究分析發(fā)現(xiàn)，早泥盆世工蕨類體現(xiàn)出的形態(tài)分異代表兩類不同的生活史策略。一類以包陽(yáng)工蕨為代表，它們個(gè)體矮小，TSA較小，營(yíng)養(yǎng)投入和繁殖投入均較少，推測(cè)壽命較短且在短時(shí)間內(nèi)迅速完成整個(gè)生命周期，可適應(yīng)于動(dòng)蕩環(huán)境。而另一類以澳大利亞工蕨為代表，個(gè)體高大，TSA較大，無(wú)論是營(yíng)養(yǎng)投入還是繁殖投入均較多，可能更適宜于穩(wěn)定的環(huán)境。研究認(rèn)為，正是由于趨異演化出多樣的生活史策略，工蕨類才得以蓬勃發(fā)展，在早泥盆世取代了以萊尼蕨類和隱孢子植物為主導(dǎo)的植物群，成為早泥盆世植物群中的優(yōu)勢(shì)類群。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。論文鏈接包陽(yáng)工蕨化石圖片早泥盆世植物群落（前景為包陽(yáng)工蕨，后景為澳大利亞工蕨等其他植物）