华北克拉通是中国大陆的主要构造单元之一，其在中元古代至古生代进入稳定发展阶段；中奥陶世至晚石炭世早期时，华北克拉通经历了整体抬升的构造运动，因此造成了上奥陶统至上石炭统下部的缺失，其间普遍形成平行不整合。由于在晚石炭世莫斯科期开始才接受沉积，因此该时期本溪组中产出的植物化石代表了华北克拉通上最古老的陆生维管植物。

自上个世纪三十年代开始，国内、外专家学者对我国华北的晚石炭世植物群开展了一系列的研究。受限于化石保存状况不佳和研究程度不够深入，对我国晚石炭世植物的系统分类学研究在本世纪初陷入停滞。

近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士研究生王柯寓，在副研究员万明礼的指导下，与助理研究员黄兴、研究员王军，以及美国密苏里科技大学的研究团队合作，对产自我国山西省阳泉市本溪组的矿化植物标本开展了深入的系统分类学和古生态学研究。相关研究成果发表于国际学术期刊《古植物学与孢粉学论评》（Review of Palaeobotany and Palynology）和《远古世界》（Palaeoworld）上。

通过对60余株矿化木材进行解剖学研究，科研人员首次报道了我国晚石炭世时期乔木型科达类植物Damudoxylon meii Wang et Wan sp. nov.，和Agathoxylon leei (Sze) Wang et Wan comb. nov.，以及早期松柏类（广义）植物Parnaiboxylon wangi Wang et al. sp. nov.等。根据植物异速生长经验公式计算得知，晚石炭世时期的华夏植物区科达类植物生长高度可达30米，纠正了欧美古植物学者关于我国晚石炭世本溪组沉积时期没有高层植被的错误观点。

结合沉积学等的证据表明，高大的乔木型科达类植物生活于河流滨岸环境下，并扮演了重要的冠层植被角色。此外，化石木材中还保存了数量可观、结构精美的化石真菌，以及大量的粪便化石。根据粪便化石的大小、形态、表面结构等特征的分析，推测这些粪便是由甲螨取食木材遗体过程中留下的。

“哺育木”（nurse log）是指植物的茎干或树桩在死亡和腐烂之后，为其他植物的种子萌发以及幼苗生长提供营养和水分，是现代森林群落生态系统中重要的组成部分，可保障群落的稳定性和持续发展。尽管“哺育木”是现代森林系统重要的生态现象之一，由于缺乏化石证据，其起源与演化人们了解的并不多。本次研究的化石木材中发现了科达类植物的茎干中穿插了大量的裸子植物的“小根”，是迄今为止最古老的“哺育木”现象，表明在3.1亿多年前的华夏植物群中已经出现了当代森林生态系统中植物—植物相互作用的生态现象。

结合前人研究成果与本研究的最新发现，在华夏植物群演化的早期阶段，植物多样性、特别是裸子植物的多样性远高于过去的认知，矿化植物的研究能够在很大程度上弥补印痕化石保存受沉积环境影响的不足。更重要的是，植物—节肢动物、植物—真菌，以及植物—植物等相互作用的生态现象在晚石炭世时期的华夏植物地理区已经十分普遍，表明当时的陆地生态系统结构已经十分复杂。

本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院青年创新促进会以及现代古生物学和地层学国家重点实验室的资助。研究也得到阳泉市自然资源局的野外支持。

论文相关信息：

Wang K., Huang, X., Yang W., Wang J., Wan M.*, 2023. A new gymnospermous stem from the Moscovian (Carboniferous) of North China, and its palaeoecological significance for the Cathaysian Flora at the early evolutionary stage. Review of Palaeobotany and Palynology, 311, 104858. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2023.104858.

Wang K., Huang, X., Yang W., Wang J., Wan M.*, 2023. First record of plant-plant facilitative interaction from the Moscovian (Pennsylvanian, upper Carboniferous) of North China. Palaeoworld. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2023.08.002.

Wang K., Yang W., Li D., Wang J., Wan M.*, 2022. Anatomically preserved cordaitalean trees from the Pennsylvanian of Yangquan City, Shanxi Province, and their implication for a perhumid climate in North China Block. Palaeoworld, 31, 294–310. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2021.07.004.

图1 剖面图及矿化木材野外分布图

图2 Parnaiboxylon wangi Wang et al. sp. nov.解剖图及其中的真菌菌丝和甲螨粪便

图3 Agathoxylon leei (Sze) Wang et Wan comb. nov.及生活在其上的裸子植物小根（哺育木）

来源：中国科学院南京地质古生物研究所