植物之美,莫过于花。花是植物中最进化的植物类群——被子植物特有的繁殖器官。因为这一点,被子植物又被称为有花植物。由水上陆,从孢子繁殖到种子繁殖,再到形成花吸引昆虫传粉又能把种子幼体(胚珠)包被起来(防止噬咬),分别是植物进化史的三个重大事件。大自然只有进入被子植物时代,出现了真正的花,大地才开始变得绚丽多彩,生机盎然。
100多年前,当英国生物学家达尔文发现在距今1亿年左右的白垩纪地层中,突然出现大量的被子植物化石,他非常困惑不解。因为在此前距今1.4亿年至2亿年的侏罗纪地层里,只发现了裸子植物(种子裸露、种子外面没有果实包裹)和蕨类植物(草本,靠孢子繁殖)。这些繁殖器官比较简单的植物是怎样进化到复杂的被子植物的?最早的被子植物到底什么样子,最早的花到底是谁?达尔文做了大量调查,未找到任何线索,因此称之为“讨厌之谜”。
80年代初期,在澳大利亚东南部发掘出一块植物化石,经研究证实,它是1.2亿年前世界上第一朵花的化石。在此之前,科学家们还找到了距今1.3亿年的被子植物花粉,但没有花朵的残留物。而在美国加州白垩纪早期地层发现的加州洞核果(类似核桃)一度曾被认为是最早的被子植物化石。
这些年运气开始降临到中国科学家身上。先是在黑龙江鸡西地区发现了距今约1.3亿年的被子植物化石,包括一度被认为是全球最早的原位被子植物花粉。当时世界许多科学家认为,中国已经找到了打开达尔文迷宫的钥匙。接着就是在辽宁西部北票地区的一连串重大发现。在1998年的《科学》杂志上,中国科学院南京地质与古生物研究所科学家宣布发现了世界上最早的花朵,这就是辽宁古果。2002年5月,吉林大学古生物研究中心和美国佛罗里达自然史博物馆的古植物学家们宣布:他们又在辽西发现了“可能是世界上最完整、也是最古老的被子植物”化石,这种产于中国湖相地层晚侏罗纪1.45亿年前的、被称为“中华古果”的水生植物类群很可能就是现今世界上所有花果和谷物的祖先。此外还有发现“始花古果”的报道。
中国人在中国的土地上发现了世界上的最早的有花植物,还发表在最权威的美国《科学》杂志上。这一发现怎不令世人关注,国人自豪。然而在一片赞誉声中,也有一些学者提出了质疑,对于普通大众,则更难以相信这就是最早的花。瑞典学者国际古植物学会主席Friss对辽宁古果是第一朵花的观点提出质疑,指出古果的整个生殖轴不是一朵花,是一个有单性花簇(次生生殖枝)的类似花序的结构(可不是花序),而用于系统分析的17个形态特征中支持古果原始性的三个特征(一级脉序,叶脉二歧分叉,缺花被)是否原始尚成问题。因此古果在被子植物系统中的分类位置需要更多有效形态特征来支持。
辽宁古果的作者根据胚珠(种子)包被于心皮(果皮)这一被子植物最主要的特征来推断被子植物当然是对的。但奇特的二叉分支上稀疏的心皮排列,不明显的雄蕊残迹以及不曾发现的花被让普通人根本无法感觉那原来就是世界上最早的花朵。而就中华古果而言,它的形态特征较之它的时代更为令人惊奇。按植物学界传统理论,被子植物是从类似于现生木兰植物的一类灌木演化而来的,然而“中华古果”却是一种小的、细嫩的水生植物,更像是草本植物。
多石连激千层浪,专业人士在奔走相告中国辽西的重大发现的时候,也对最可怀疑的地层年代问题提出了重新评价的要求。这不,最近经过相关部门多位专家对发现辽宁古果的辽宁义县组下部地层年代重新评测,结果认为其地层还不是晚侏罗纪,而只能是早白垩纪,时代一下子推迟了1千多万年,回到了并不比加州洞核果早多少的年代。
中国辽宁西部是我国乃至全世界最重要的化石宝库,名曰“热河生物群”,不仅发现了像“三塔中国鸟”、“中华龙鸟”等一系列珍贵的鸟化石和其他门类的大量生物化石。在辽西地质年代里,恐龙等爬行动物已经开始向更高级的鸟类进化,植物界由没有种子或种子没有包被向种子包被的有花植物过渡当然合情合理。北京自然博物馆的专家也获得了多件疑为被子植物的大化石标本和多种被子植物花粉。然而在有限的化石材料面前,我们似乎还不宜过早地下任何定论,作出世界有花植物均起源于中国或东亚地区的结论更是明显不可靠的。
就算辽宁古果、中华古果是世界上迄今发现的最早的有花植物化石。它们的某些性状也并不一定比现存的某些热带原始被子植物的性状原始。在今天南太平洋的一些岛屿,例如斐济群岛,德坚勒木(Degeneria vitiensis) 雌蕊的子房还没有愈合完整(即种子还没有被心皮完全包被),雄蕊还保持扁平的叶片状,花药位于叶片体的中央;还有Amborella属植物,其雌蕊也是扁平的叶片状。这样说来,他们也应算最早的有花植物,而且还是活化石。还有许多现生木兰目植物,如木兰、五味子等,它们的木本等特征也都比古果原始。
有关被子植物起源的学说众多。“本内苏铁说”认为被子植物的花起源于裸子植物中较早出现的本内苏铁的两性孢子叶球;“种子蕨说” 竟认为起源于最原始的裸子植物类群——种子蕨,几乎和后来的裸子植物并行发展,这实在更难解释达尔文之迷,于是又有人提出“高地说”来搪塞视听,他们说被子植物形成的时间其实并不比裸子植物晚多少,只不过它们出现后长期躲在难以形成化石的高地,只有在恐龙和裸子植物没落以后才下山占据原本属于裸子植物的大片低地并且留下大量化石。而“买麻藤说”认为被子植物的花起源于裸子植物中最晚出现的进化类群“买麻藤”的单性孢子叶球,但也有难以解释的问题,结果使得基于此学说而提出的被子植物分类系统——“恩格勒系统”反而逐渐被人们所摒弃。
大地到底何时花开,开在什么地方,最早的花到底什么样子,这的确是十分诱人的问题。所以,寻找最早的花朵,研究被子植物的起源,已成为国际古植物学研究的前沿课题和热点之一。相信随着新的化石材料和其他证据不断出现,“恐龙时代的花朵”的庐山真面目一定会逐渐显露出来。
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