研究发现最小的工蕨属植物

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近期，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员黄璞联合国内多名学者，报道了产自贵州下泥盆统蟒山群的一个工蕨属新种——包阳工蕨。1月15日，相关研究成果发表于《英国皇家学会会刊B辑》。

在距今4.3亿—3.6亿年前，早期陆地维管植物辐射演化，属种多样性及表型复杂程度急剧增高，相继演化出了一系列关键性状，如管胞、气孔、叶、根和次生木质部等。黄璞告诉《中国科学报》：“然而，目前学术界对早期维管植物生活史策略的探讨甚少。”

工蕨类是早期维管植物的优势和代表类群。已有研究发现，工蕨类自志留纪晚期（距今约4.3亿年前）延续至泥盆纪晚期（距今约3.7亿年前），以工蕨属的分布最为广泛。华南板块目前已报道了工蕨属的至少14个种。丰富的化石记录使得工蕨类成为探讨早期植物生活史策略的重要材料。

黄璞等人研究发现包阳工蕨植株高度仅约45毫米，孢子囊穗长仅5.8～10.8毫米。其“袖珍”的体型和“迷你”孢子囊穗极为独特，是目前发现最小的工蕨属植物。这也启发了研究人员对早期维管植物的营养-繁殖器官投入的思考。

为此，研究人员整合了志留纪至早泥盆世全球工蕨类的多维形态特征数据。为了衡量化石植物的繁殖投入总量，他们还新提出了孢子囊总容纳空间（TSA）这一指标。

数据分析表明，工蕨属茎轴的保存高度和宽度自志留纪逐步增大，到早泥盆世（距今约4.1亿年前）达到最大，TSA值和孢子囊尺寸也显示了相似模式。到早泥盆世，工蕨类在营养器官和繁殖器官方面，均表现出了巨大分异。在更广泛的单系类群如石松亚门或工蕨纲中，其茎轴宽度、TSA等性状也表现出相似的演化趋势。

研究分析认为，早泥盆世工蕨类体现出的形态分异代表了两类不同的生活史策略。一类以包阳工蕨为代表，它们个体矮小，TSA较小，营养投入和繁殖投入均较少，推测寿命较短，在短时间内迅速完成整个生命周期，可适应于动荡环境。而另一类以澳大利亚工蕨为代表，个体高大，TSA较大，无论是营养投入还是繁殖投入均较多，可能更适宜于稳定的环境。

在上述研究的基础上，研究人员提出，正是由于趋异演化出了多样的生活史策略，工蕨类才得以蓬勃发展，在早泥盆世取代了以莱尼蕨类和隐孢子植物为主导的植物群，成为早泥盆世植物群中的“霸主”。