中新網(wǎng)北京3月30日電(記者孫自法)花粉的散布和捕獲是種子植物成功繁衍的關(guān)鍵。地球上最古老的種子植物是如何捕獲花粉的？社會(huì)公眾對(duì)此頗感興趣，科學(xué)家們也持續(xù)跟蹤研究。
北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院副教授薛進(jìn)莊團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所等中外合作伙伴，最近在浙江長(zhǎng)興泥盆紀(jì)晚期(約3.65億年前)地層中發(fā)現(xiàn)一類全新種子植物化石，并通過計(jì)算流體力學(xué)方法分析早期種子植物的雌性繁殖體——胚珠捕獲花粉的性能，為最早種子植物的風(fēng)媒傳粉策略提供了新見解。
本次研究的在君木分枝系統(tǒng)與胚珠化石標(biāo)本(產(chǎn)自浙江長(zhǎng)興泥盆紀(jì)晚期地層)。薛進(jìn)莊供圖
這一種子植物領(lǐng)域的重要研究成果論文，近日在《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊B輯》(Proceedings of the Royal Society B)發(fā)表。
領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)研究工作的薛進(jìn)莊介紹說，種子植物胚珠能否成功捕獲到花粉是它們能否完成有性生殖的決定性因素。
本次研究發(fā)現(xiàn)的種子植物化石包含分枝系統(tǒng)、羽狀復(fù)葉、胚珠(種子)等，其中，胚珠成對(duì)著生在能育枝的頂端，具四裂片式珠被，每個(gè)胚珠的側(cè)部具二裂式托斗。這些形態(tài)特征與目前已知的其他種子植物不同，代表了一個(gè)全新類型。研究團(tuán)隊(duì)將其命名為“二裂在君木”，屬名“在君木”旨在紀(jì)念地質(zhì)學(xué)家丁文江(字在君)先生在中國(guó)地質(zhì)學(xué)科初創(chuàng)時(shí)期的奠基性貢獻(xiàn)。
基于超過100枚化石標(biāo)本，研究團(tuán)隊(duì)重建了在君木胚珠的三維數(shù)字模型，并通過計(jì)算流體力學(xué)方法，模擬研究了早期胚珠如何捕獲空氣中的花粉流。分析表明，裂片式的珠被可以顯著降低胚珠頂端的氣流速度。在君木的珠被裂片可使氣流產(chǎn)生約91%的減速，氣流減速后，其攜帶的花粉才可能被釋放在胚珠頂端，繼而完成授粉。
作為對(duì)比，研究人員模擬了另一種更為復(fù)雜的胚珠，結(jié)果表明其珠被和巨大的托斗可使氣流速度降低80%至99%，并且由于其托斗從四周包圍胚珠，因此對(duì)不同方向的氣流具有同樣效應(yīng)，從而說明復(fù)雜胚珠結(jié)構(gòu)在風(fēng)媒傳粉效率方面更有優(yōu)勢(shì)。
最早種子植物的胚珠及其風(fēng)媒傳粉性能的計(jì)算流體力學(xué)分析(上排為中國(guó)的在君木胚珠；下排為北美的Elkinsia胚珠。模擬分析：李炳鑫)。薛進(jìn)莊 供圖
薛進(jìn)莊總結(jié)說，在君木化石的發(fā)現(xiàn)及研究表明，在蟲媒傳粉策略演化出現(xiàn)之前，如何更好地利用空氣流動(dòng)并捕獲花粉，是塑造最早種子形態(tài)的重要因素。(完)
（原標(biāo)題：最古老種子植物如何捕獲花粉？中國(guó)3.65億年前化石研究揭秘）
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