志留纪晚期—早泥盆世植物古地理：华南与加拿大极区植物群的比较研究

The Late Silurian to Early Devonian is a very important period, when vascular plants developed from their initial phase on the Earth (Ludlow-Lochkovian) to the first evolutionary radiation (Pragian). During that time, South China and Arctic Canada were located at the low-latitude areas, but were considered to belong to two different paleophytogeographical regions, Northeast Gondwanan unit and North Laurussian unit, respectively. Specific objectives of the proposed project include: To compare the components of the Late Silurian-Early Devonian floras of South China and Arctic Canada, on the basis of detailed studies of taxonomy and systematics. With creating new data bases which include taxa (genus-species) richness and multivariate data of morphological characters, to analysis the temporal changes of plant diversity and disparity, and to address the similarity and difference of evolutionary pattern of early vascular plants on different continents. To study the morphology of the dominated zosterophylls of these two areas. Specific features of specimens from South China and Arctic Canada such as sporangia distribution, arrangement, size and internal structures require more in-depth studies. The results will be used in a phylogentic analysis of zosterophylls to develop a new systematic framework. The spatial and temporal distribution, and the origins and evolutionary history of zosterophylls will be addressed. On the basis of phylogenetic studies and quantitative analysis (e.g., similarity coefficient), to study the paleophytogeographical nature of South China and Arctic Canada and their possible relationship during the Late Silurian to Early Devonian.

志留纪晚期-早泥盆世是早期维管植物初始分化（Ludlow世-Lochkovian期）到首次强烈辐射演化（Pragian期）的关键时段，华南和加拿大极区在该时期同处于低纬度地区，但分属不同的植物古地理区（即东北冈瓦纳区和北劳俄区）。本项目拟在深入的分类学和系统学工作基础上，比较研究华南和加拿大极区志留纪晚期-早泥盆世植物群在组成分子、性状演化及多样性、分异度变化上的异同，探讨早期维管植物最初的辐射演化在不同板块上的表现样式。对两地区植物群中占优势地位的工蕨类进行形态学研究和系统发育分析，揭示工蕨类在华南和加拿大极区的时空分布模式、两地区工蕨类在组成分子和性状演化上的区别与联系；探讨工蕨类的起源和演化历史。在全面认识主要的植物类群的基础上，基于分支系统学框架、相似性系数等定量分析方法，探讨志留纪晚期-早泥盆世华南和加拿大极区的植物古地理属性及相互关系。

维管植物占领陆地是生命演化史中的重大事件，揭示早期植物类群的形态特征、系统发育以及它们在不同古地理区的扩散和演化历史，是深入认识这一事件的基础。本项目针对多个地区（华南、加拿大极区、新疆、西班牙）、多个时段（志留纪晚期至晚泥盆世）和多个植物类群的综合研究，取得了一系列新认识。一、新发现或重新研究了一系列志留—泥盆纪的代表性植物，如新疆志留纪晚期的Eocooksonia、华南早泥盆世的Hueberia和Drepanophycus、加拿大极区晚泥盆世的Melvillipteris、西班牙早泥盆世的孢子植物群等。二、对志留纪晚期至早泥盆世植物类群的界定、系统发育以及古地理分布进行了综合研究，提出处于劳俄古植物地理区的加拿大极区，工蕨类植物自罗德洛世至布拉格期都占主导地位，处于东北冈瓦纳古植物地理区的华南地区，真叶植物在布拉格期显示出高度的多样性和分异度。三、通过对云南下泥盆统徐家冲组的综合研究，发现最古老的具根系古土壤，提出克隆生长是原始维管植物作用于地球系统的一种重要机制，揭示出维管植物在登陆之初对河流沉积物、土壤以及地貌的显著改造作用。四、以华南早泥盆世坡松冲植物群的研究为基础，提出叶器官在早泥盆世布拉格期的多次起源；基于定量古生物学分析，揭示出叶片的形态趋异度在晚泥盆世至早石炭世快速演化达到峰值，之后的成种作用在相对稳定的形态变异范围中发生。经数年的努力，课题组圆满地完成了项目计划的研究内容，即志留纪晚期—早泥盆世的植物古地理分化（上述第一、第二点）。在执行过程中，随着研究程度的深入，课题组扩展了研究视野，针对早期植物与古土壤的相互作用、叶片性状起源等前沿科学问题进行了探索，并取得了一些创新性的认识（上述第三、第四点），得到国内外同行的广泛关注。.在项目的支持下，课题组自2013年以来，共计发表SCI期刊论文15篇、核心期刊论文2篇（均标注本项目），其中包括PNAS封面文章1篇、Earth-Science Reviews文章1篇。课题组成员在国内外学术会议上，发表会议摘要24篇，做口头报告11次，其中邀请报告2次、大会报告1次、分会场主题报告1次。获批国家软件著作权1项。