蚌壳蕨科是真蕨类植物的代表性成员，是揭示中生代和现代气候环境变化的重要植物类群。刺蕨属Acanthopteris由古植物学家斯行健于1931年建立，迄今已90多年，但我们对早白垩世这一代表性植物的化石记录、多样性、时空分布和古气候特征的了解仍然有限。
近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王永栋领衔的中生代植物演化与环境研究团队对刺蕨属开展了系统学研究，并进一步揭示其古地理分布和古气候意义。该成果发表在国际学术刊物《白垩纪研究》(Cretaceous Research)。
蚌壳蕨科在中生代时期高度多样化，主要繁盛于侏罗纪和白垩纪，包括锥叶蕨属（Coniopteris Brongniart）、刺蕨属（Acanthopteris Sze）和爱博拉契蕨属（Eboracia Thomas）等灭绝属，以及蚌壳蕨属（Dicksonia L'Hér.）和毛囊蕨属（Lophosoria Presl）现生属在内的多个属。刺蕨属Acanthopteris是早白垩世东亚植物区系的代表分子之一，首次报道于辽宁阜新早白垩世地层中，模式种为高腾刺蕨（A. gothani Sze）。
研究人员对迄今为止全球发现的化石记录进行梳理与评估，结合营养叶和生殖叶标本性状等特征（图1），对刺蕨属的属征进行修订，并结合聚类分析方法，提出刺蕨属所有的化石可以归入5个有效物种，包括：高腾刺蕨（A. gothani Sze）、尖叶刺蕨（A. acutata (Samylina) Zhang）、具翼刺蕨（A. alata(Fontaine) Zhang）、拟金粉蕨型刺蕨（A. onychioides (Vassil. et K. M.) Zhang）和斯氏刺蕨（A. szei Cao）（图2）。
图1.新采集自辽宁铁法盆地下白垩统的高腾刺蕨Acanthopteris gothani Sze标本。
A,B,营养叶标本，显示三次羽状复叶及主轴和小羽片；C-F. 生殖叶标本，显示小羽片、孢子囊形态及其着生位置。
图2 利用UPGMA分析方法重建的Acanthopteris五个种的系统树结果
从地质时代角度，刺蕨属仅限在白垩纪阿普特早期-阿尔布期分布，并反映了热带和亚热带地区温暖湿润的气候特征，具有重要的时代和气候指示意义。从古地理角度分析，刺蕨属的化石记录主要分布于东亚中国北方植物区系以及西伯利亚和日本内带。在北方植物区系，分布地区集中在辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古和北京地区，尤其是在中国东北地区更为丰富（图3）。上述成果和认识，为进一步探究东亚地区白垩纪植被演化与温室气候变化提供了重要的化石证据。
图3. 刺蕨属Acanthopteris化石在中国及西伯利亚等地的古地理分布（古地理图源自Scotese,2021）。
A.模式种 Acanthopteris gothaniSze；
B. 刺蕨属五个有效种的古地理分布。不同颜色的X 代表不同的种，包括 Acanthopteris gothani Sze (蓝色)；
Acanthopteris acutata(Samylina)Zhang (红色)；Acanthopteris alata(Fontaine) Zhang (绿色)；
Acanthopteris onychioides(Vassilevskaja et Kara-Mursa) Zhang (紫色) and Acanthopteris szeiCao (橘黄色)
该论文第一作者为中国科学院南京地质古生物研究所和成都理工大学联合培养硕士袁梦，通讯作者为王永栋。南京古生物所副研究员李亚和博士后张立，江西省、中国科学院庐山植物园副研究员崔一鸣，以及东北煤田地质局一〇一勘探队高级工程师周旭等合作完成此项研究。该研究得到了国家自然科学基金重大项目、重点项目和青年科学基金项目，中国科学院战略性先导科技专项（B类）子课题以及国际地球科学计划IGCP679项目等资助与支持。
论文信息：Yuan M,Wang YD*,Zhou X,Li Y,Cui YM,Zhang L,2024. The Early Cretaceous tree fern Acanthopteris(Dicksoniaceae):New insight into fossil records,species diversity,palaeogeography and palaeoclimate. Cretaceous Research,162,105934. https://doi.org/10.1016/j.cretres.2024.105934
编辑：诸鹏飞
审核：盛捷