摘要: 二叠纪是全球“冰室”向“温室”转变的重要时期，陆生植物繁盛，气候分带特征颇为明显，根据环境和植物类群可分为四大植物区系，在此期间古气候和植被面貌都逐渐发生着变化，二叠纪末期的大灭绝事件使得生态环境发生了彻底的改变，因此了解和探讨该时期... 展开 二叠纪是全球“冰室”向“温室”转变的重要时期，陆生植物繁盛，气候分带特征颇为明显，根据环境和植物类群可分为四大植物区系，在此期间古气候和植被面貌都逐渐发生着变化，二叠纪末期的大灭绝事件使得生态环境发生了彻底的改变，因此了解和探讨该时期生物演变和环境特征具有重要的意义。植物大化石是植物演化最直接有效的证据，孢粉是高等陆生植物的繁殖器官，具有数量大易保存的优点，对环境和气候的响应最直接、最敏感，二者是研究地史时期植物群特征以及环境变化的重要依据。甘肃永昌地区发育较好的二叠纪陆相地层，植物化石丰富，通过系统研究永昌山西组中的植物大化石和孢粉组合，为研究中国西北华夏植物群的植物多样性演变和古环境特征提供了充足的证据。 在甘肃永昌山西组中采集了大量植物化石，对保存较好的压型化石进行了宏观学和微细构造的综合分析，类型包括营养叶和繁殖器官，结合角质层分析法、原位孢粉分析法、聚类分析法以及主成分分析法，共鉴定和描述了植物化石22属40种，建立了4个新属8个新种(包括已发表的2个新种)。采用传统的孢粉分析法-盐酸和氢氟酸浸泡的方式对山西组中43件孢粉样进行处理，鉴定并描述了孢粉化石53属78种，根据孢粉丰度的变化建立了3个组合带。结合大量化石记录以及古板块资料对部分属种的起源和古地理分布特征进行了深入探讨，同时结合植物大化石组合特征、角质层分析结果以及孢粉组合特征对植物群性质、地质时代以及古环境进行综合分析。 详细研究了蕨类植物中鳞木科、芦木科、真蕨纲和裸子植物中的种子蕨纲、科达纲以及种子等多种压型化石的形态特征，结合微细构造特征对他们进行了准确的分类鉴定，包括Lepidostrobus、Calamites、Macrostachya、Asterotheca、Pecopteris、Cladophlebis、Sphenopteris、Mariopteris、Taeniopteris、Neuropteris、Neuropteridium、Alethopteris、Cordaianthus、Samaropsis、Acanthocarpus以及Carpolithus。鳞木科的孢子囊穗保存为由大量孢子叶环绕的穗轴横截面，建立了一新种Lepidostrobusyongchangensissp.nov.，与美国伊利诺斯州晚石炭世地层中发现的鳞孢穗形态相似。 对芦木科的茎髓部位和孢穗进行了详细分析，将孢穗定为Macrostachyasp.，结合芦木类植物大量化石记录，推测该类植物起源于中国晚泥盆世的华南地区，至石炭-二叠纪期间遍布欧美地区乃至中国，并且Calamostachys是其它孢穗类型的祖先类群。根据孢子囊穗形态以及原位孢子特征，建立了瓢叶目一新属种Hexistrobusyongchangensisgen.etsp.nov.，推测该类植物起源于泥盆纪的欧洲，在早二叠世广泛分布于中国的华夏植物群中，并且分布地区与其生态环境特征相符合。 通过对星囊蕨属一新种Asterothecayongchangensissp.nov.原位孢子特征的研究，结果表明该属聚合囊由四个孢子囊组成并且其演化过程可分为五个阶段；结合Pecopteris与Asterotheca古生代时期的化石记录，推测我国华北地区栉羊齿属的衰退期不晚于中二叠世，并且星囊蕨属的繁盛与栉羊齿属的迁移和分布密切相关。Sphenopteris的古地理分布特征表明该属起源于我国华南晚泥盆世，其古地理分布与古构造特征表现出较强的耦合关系。研究区中发现的3种Taeniopteris的微细构特征表明该属可能是早期苏铁的叶片，并且化石记录显示Taeniopteris在中国二叠纪早期分布于华北地区，晚期广泛出现于华南地区，该属是一种喜湿热的植物。 对植物群中早期松柏类植物的枝叶和繁殖器官进行详细研究，建立了伏脂杉目(Voltziales)3个新属种：Shencladialongshoushanensisgen.etsp.nov.，Hexicladiayongchangensisgen.etsp.nov.和Palaeovoltziaminutagen.etsp.nov.，并对其系统分类进行了详细的对比讨论；同时将碳化较严重的繁殖器官标本划分为3种雄性繁殖器官类型和4个雌性生殖枝类型。雄性繁殖器官和雌性生殖枝的结构表明，早期松柏类植物的胚珠不具短柄，为Schweitzer认为早期松柏纲与科达纲无演化关系的观点提供了新的证据；并且根据繁殖器官复合短枝结构的特征，早期松柏类植物雄性繁殖器官和雌性生殖枝在结构上具有等效性，这一认识支持了Hernandez-Castillo和Rothwell的观点。 根据植物大化石以及孢粉组合特征的综合分析，结果显示植物群以真蕨纲和种子蕨纲占绝对优势，松柏纲含量次之。通过与同期植物群的对比以及植物组合中华夏植物群特有分子的存在，证实了该植物群具有中期华夏植物群的面貌，并伴有欧美植物群和安加拉-亚安加拉植物群分子的渗入，推测研究区的地质时代应该属于早二叠世中晚期的亚丁斯克期-空谷期(Artinskian-Kungurian)。 古环境分析表明，大量真蕨纲和种子蕨纲化石角质层特征存在共性，即营养叶均呈全缘，上表皮较下表皮厚且气孔器无明显下陷，指示了该类植物均生长于湿润的气候环境中。Taeniopteris新种以及部分松柏纲植物繁殖器官角质层上着生的毛状体特征表明该时期植物已经具备了防止水分蒸发以及保护繁殖器官的结构功能，并且该结构指示了植物化石属于近原地埋藏。另外，植物群中占绝对优势的真蕨纲和种子蕨纲均生存于热-温带的湿润环境中，石松纲、楔叶纲、瓢叶目等其它组成分子均属于喜湿且分布于水体边缘的植物，仅松柏纲属于耐旱性植物并分布于外缘地带。综合植物群组合特征以及角质层分析结果，推测早二叠世中晚期永昌植物群生存于平原低地沼泽环境中，气候具有温暖潮湿并伴有季节性干旱的特征。 收起