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本文研究了辽西北票地区中侏罗统髫髻山组保存有解剖构造的紫萁科矿化茎干化石,系统鉴定和描述2属17种,其中阿什茎属Ashicaulis12种(包括9个新种及2个未定种),米勒茎属Millerocaulis5种(包括3个新种及1个未定种),进一步提高了我国紫萁科茎干化石研究的系统学水平,丰富了中国乃至北半球侏罗纪紫萁科矿化茎干化石的多样性。
分析和总结紫萁科茎干化石若干重要解剖特征。中国材料多具异质叶柄基硬化环,与全球其它产地紫萁茎干化石多具同质硬化环存在明显差异;并提出异质硬化环的一条演化路线。将叶柄基维管束凹面厚壁组织特征划分为四种类型,提出该组织的两条演化路线。将叶柄基托叶翼内厚壁组织形态特征划分为三种类型,并揭示这些特征所反映的发育和演化意义。
分别对Ashicaulis及Millerocaulis两属内各种进行聚类分析及相似性分析。分析结果显示两属均具有明显的南北半球分异性,来自同一半球的种往往落在同一分支;南半球材料表现出较高的相似性,显示南半球各茎干化石产地之间可能存在一定物种交流。澳大利亚地区可能是晚三叠世紫萁科植物重要的辐射演化中心。部分中国材料表现出显著的地域性特征,另外一部分则与南半球某些类群表现出更高的相似性;识别出中国侏罗纪紫萁茎干化石并非单一起源,而可能分别起源于中国本土和澳大利亚。
选定2属9种紫萁科茎干化石,选取具系统发育意义的性状特征,进行分支分析,探讨紫萁科内部化石及现生类群之间的系统发育关系。分析结果表明Ashicaulis为非单源群,Millerocaulis、紫萁茎属Osmundacaulis、阿瑞尔茎属Aurealcaulis可能为单源群;目前已知紫萁茎干化石类群及现生类群可能在晚二叠世,最晚不晚于晚三叠世已经是独立的演化路线;Osmundacaulis与Aurealcaulis亲缘关系密切,前者可能为后者的祖先类群。
从构造和沉积古环境、古生态群落以及紫萁茎干化石内部解剖构造等方面探究辽西北票地区紫萁科植物矿化保存的环境背景,指出强烈的火山喷发活动和构造运动为紫萁科植物的矿化保存提供了必要的矿物质溶液及快速埋藏条件,而紫萁科植物特殊的茎干解剖构造则是其较其它真蕨类植物类群更易矿化保存的重要原因。
系统总结中国紫其植物化石记录(包括叶化石及茎干化石)及地史时期全球紫萁科矿化茎干化石记录,分析它们在地史时期的属种多样性变化特征,对其古地理分布模式进行研究,在此基础上探讨紫萁科植物的宏演化特征,并分析中国材料在其中所发挥的重要作用。