内蒙古宁城盆地中侏罗世道虎沟植物群及其古气候意义

Plant plays an important role in terrestrial ecosystems. By photosynthesis, green plants produce organic matters, energy and oxygen, all of which are vitally important to other heterotrophs. Meanwhile, plants can provide habitats for other species, and have effects on their habitats in different forms. Fossil plants are the most significant records of vegetation in geological time. Therefore, studying on systematics of fossil plants can provide scientific evidence for understanding the features of floras in geological time, analyzing palaeoclimate, reconstructing terrestrial ecosystem, and researching the relationships between different species. Daohugou Biota, which is discovered in Ningcheng Basin, Inner Mongolia, has attracted increasing attention by paleontologists at home and abroad, for its high diversity and well preservation. Recent research indicates that there was a Middle Jurassic terrestrial ecosystem with abundant biodiversity in Daohugou area. However, few reports were about the fossil plants, and the composition of the flora is unknown. Our understanding of the paleoclimate and paleoenvironment is still poor, especially from views of paleobotany. Based on our previous work, this project is focusing on detailed taxonomic studies of fossil plants by comprehensively applying methods of morphology and anatomy. According to the flora composition, the palaeoclimate in Middle Jurassic Daohugou area can be discussed. Combining with the occurrence of some representative elements, we can analysis the age of Daohugou Flora, which will of great value in understanding the division and comparison of the strata yielding the Daohugou Biota. This work will lay a solid foundation for studying the relationships between plants and other species, and also contribute to reconstructing the terrestrial ecosystem in Mesozoic Eurasia.

植物是陆地生态系统的重要组成部分，不但通过光合作用为其它生物提供有机物、能量和氧气，也为它们提供栖息场所，并以不同形式影响其生活环境。植物化石是地质时期植被的记录，系统开展植物化石分类学研究可以帮助我们了解不同地质时期植物群的性质和面貌，也为分析古气候环境、重建陆地生态系统、研究生物间协同演化关系等提供重要证据。内蒙古宁城盆地道虎沟生物群代表了一个生物多样性十分丰富的中侏罗世陆地生态系统，倍受国内外古生物学者关注，但其中动物化石研究成果较多，而植物化石研究报道相对较少，植物群面貌、特征以及运用古植物学资料分析古气候、古环境等还显不足。本项研究拟在前期工作基础上，综合运用形态学和解剖学方法，对道虎沟生物群中植物化石开展系统分类学研究，确定植物群组成和性质、讨论时代归属、分析古气候环境，为研究生物间相互作用奠定基础，为重建欧亚大陆中生代陆地生态系统提供科学依据。

内蒙古宁城盆地道虎沟生物群反映了一个生物多样性十分丰富的中侏罗世陆地生态系统，倍受国内外古生物学者关注，但其中动物化石研究成果较多，而植物化石研究报道相对较少，植物群面貌以及运用古植物学资料分析古气候、古环境等还显不足。本项目在前期工作基础上，对道虎沟地区植物化石开展系统分类学研究，取得了以下重要成果：（1）综合运用形态学和解剖学方法，系统研究了道虎沟植物化石，鉴定植物化石32属49种，包括7个新种，并在此基础上首次建立了中侏罗世道虎沟植物群。（2）明确了植物群的组成面貌，道虎沟植物群以裸子植物和真蕨类植物为主，裸子植物中苏铁纲种数最多，银杏纲和松柏纲居第二位，真蕨纲和茨康类种数占第三位。根据植物群的组成和已知种的时代分布分析，道虎沟植物群为典型的中侏罗世植物群的代表，结合孢粉植物群的组成特征和前人同位素测年数据，推断道虎沟植物群时代为中侏罗世晚期。（3）对道虎沟地区银杏类和苏铁类植物化石叶片上的昆虫活动证据进行了详细研究，共鉴定4个功能取食大类（FFG）包含7个伤害类型（DT），其中边缘取食类型最多，反映出中侏罗世时期道虎沟地区具有咀嚼式口器的昆虫类型较多。通过比较不同类型植物被昆虫伤害的程度，推断地质时期的植物已经采取不同的物理、化学措施对昆虫的攻击进行防御。（4）结合Ginkgo叶表皮构造，运用气孔指数法，定量恢复了中侏罗世道虎沟地区古大气二氧化碳浓度，与全球已知的中侏罗世数据相比，道虎沟地区二氧化碳浓度相对较低，但仍远高于当今二氧化碳浓度。综合道虎沟植物群及孢粉植物群的组合特征，推测该时期道虎沟地区气候温暖潮湿，同时可能伴有季节性和降雨量变化。本项目的开展为研究中生代植物多样性提供了丰富的化石材料，也为恢复该时期我国北方地区的古生态、古气候环境提供了有利证据，同时，植物与昆虫关系的初步研究对探讨地质时期植物与昆虫的协同演化规律、重建陆地生态系统具有重要的科学意义。