甘肃东部纳缪尔期炭化中型化石表皮结构及野火生态学研究

Mesofossils are plant fossil fragments, preserved as more or less three-dimensional charcoalifications, provide direct evidence of floral morphology and taxonomic diversity throughout geological history. The study of mesofossil abroad is mainly from the Cretaceous. It is reported the epidermal features of fossil sphenopterid foliage from the Serpkhovnian, upper Mississippian of Gansu Province, western China in 2017. All of the plant fragments are preserved as charcoalified pinnule fragments which demonstrate the presence of charcoalified mesofossils in the Carboniferous of China. Based on the previous work, we will study the epidermal structure, ultrastructure and three dimensional structure of charcoalified mesofossil from the Namurian in western Gansu Province by means of bulk maceration, SEM and Micro-CT, so as to exploring the affinity of the fossil plant, the palaeoeocology implication of the ornament and wildfire ecology.

中型化石是丝炭化保存的植物碎片，为植物在地史时期的形态学和分类学多样化水平提供了直接证据。国外中型化石的研究主要集中在白垩纪地层，申请者于2017年对甘肃东部木炭化的楔羊齿型叶中型化石进行了首次报道，证实了中国石炭纪地层中型化石的存在。本项目拟在前期工作基础上，通过大块浸解、扫描电镜、化石包埋切片以及micro-CT等方法，对甘肃东部纳缪尔期中型化石表皮显微结构和超微结构进行深入分析，探索其亲缘归属，研究表皮装饰物的生理功能和环境指示意义，为石炭纪的野火记录提供基础资料并进一步讨论野火生态学.

化石植物的表皮细胞特征对于化石植物的鉴定、分类和相互关联是一种非常有价值的方法。植物的中型化石是丝炭化保存的植物碎片，其保存的表皮结构为植物在地史时期的形态学和分类学多样化水平提供了直接证据。采自中国西北部甘肃省白银市磁窑剖面谢尔普霍夫期靖远组的中型化石类型非常丰富，保存了植物体各个不同部分的结构，尤以保存有精美表皮结构的小羽片化石最为多样。这一发现第一次证实了中国的石炭纪地层中有炭化中型化石的存在，并可能成为有巨大研究潜力的化石材料。这一记录同时也丰富了晚古生代植物的解剖学信息。这里详细研究了三个不同类型的具有解剖结构的炭化中型化石，多为碎片状的小羽片，顶端有齿，羽片侧边呈锯齿状，并且其气孔器复合体为简单型。位于上表面和下表面的表皮细胞都呈拉长的不规则四边形，其垂周壁或呈笔直状或有略微的弯曲。第一种类型的中型化石具有扇形的叶脉，并且每一条叶脉延伸进相对应顶端的齿里。小羽片为双面气孔型。气孔器复合体较少出现在上表皮上，只零星的散布在小羽片的顶部。在小羽片的下表面上，气孔器则密集的分布于脉间区。气孔器的孔洞沿着与叶脉平行的方向排列。第二个类型的中型化石其表皮特征为单面气孔型。其上表面和下表面的表皮特征基本没什么区别。第三种中型化石的表皮结构具有明显的脉络区和脉间区的差别。上表皮和下表皮的细胞形状以及分布规律都是类似的。小羽片为双面气孔型。气孔器主要分布在脉间区，并且在下表皮上分布得更为密集。圆顶形的乳突出现在脉络区细胞的平周壁上。根据这些中型化石的总体的外部形态和其表皮结构特征，认为它们在亲缘归属上应为瓢叶类。通过它们有区别的表皮结构特征，可以推测这三个类型的中型化石应分别代表了三个不同的分类群。结合产自于同一化石层位的大化石记录，可以证实瓢叶类是中国密西西比植物群非常重要的组成部分。通过中型化石的记录我们发现瓢叶类植物群的多样性程度要比之前仅仅通过印痕化石所记录的要高得多。