在二叠纪末大灭绝事件中，瓢叶目植物随之消失，它是华夏植物群的特色和代表类群之一，在石炭—二叠纪植物群中最常见，但也是研究最薄弱的一组植物。其植物系统分类位置从1931年该目建立以来始终是个谜团。

近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王军领导的一支国际团队，在内蒙古乌海“植物庞贝城”中发现了大量保存完整的瓢叶目植物化石，并确认其不仅具有蕨类植物的孢子繁殖方式，还同时具有种子植物的木材结构，是种子植物的姊妹类群——前裸子植物的一员。相关研究成果3月9日发表于《美国科学院院报》（PNAS）。

提供揭秘前世今生的机会

据悉，瓢叶目包括20余属50余种，是常见于煤系地层的一组古老植物类群，主要生活在3.23亿到2.52亿年前，曾被认为是真蕨类、楔叶类、前裸子植物，或者一个独立的分类单元。

“长期以来，瓢叶目之所以无法‘认祖归宗'，关键在于缺乏植物的整体形态和内部解剖信息。”王军告诉《中国科学报》，这些关键特征的突破，有赖于完整而兼有内部解剖结构保存的化石标本的发现。

2012年，乌海“植物庞贝城”由王军团队发现并命名，相关研究成果发表于《美国科学院院报》（PNAS）。乌海“植物庞贝城”是大约3亿年前的赤道低纬度热带雨林地区。

当年，随着乌海市乌达区西北方突然发生的一场规模巨大的火山喷发，炙热的火山灰飘落下来，终结了这个盛极一时的森林王国。火山灰将所有的植物封存起来，避免了腐烂或被其他生物体吞噬。3亿年后的今天，大量保存完好的植物化石得以面世。

这些火山灰中保存下来的植物化石，为揭开古植物学最大的谜团之一——瓢叶目的前世今生提供了机会。

王军团队发现，来自于内蒙古乌海“植物庞贝城”的瓢叶目家族新物种“乌海拟齿叶”Paratingia wuhaia，同时具有孢子植物的繁殖方式和裸子植物的木材结构，因此属于典型的前裸子植物。

“这一发现揭示了孢子植物向种子植物演化进程的重要环节，彻底解决了瓢叶目在生命演化树中的位置，即系统分类属性及其亲缘关系。”王军感叹道，瓢叶目植物终于可以走进生命树，载入教科书。

前裸子植物没有迅速灭绝

此次发现的“乌海拟齿叶”整个树冠得以保存，同时繁殖果穗和叶子外观形态及内部结构兼有保存，得益于该新种的化石产地内蒙古乌达煤田，即“植物庞贝城”这个植物化石宝库的优势。

通过对“乌海拟齿叶”的整体复原研究，王军团队认为其与种子植物的亲缘关系比与蕨类植物更密切，而且“乌海拟齿叶”演化出了由叶子变化而来的复杂的似球果繁殖器官孢子囊穗。

“因此，我们可以确认‘乌海拟齿叶'和它所属的瓢叶目属于前裸子植物。这类植物最早见于泥盆纪，并由此演化出了种子植物。”王军表示，瓢叶目的地质年代是从早石炭世到二叠纪末，这一发现将前裸子植物的地质时间范围延长了大约6千万年。

此前的研究发现认为前裸子植物是从中泥盆世3.9亿年—晚石炭世3.1亿年绝灭，现在应该是中泥盆世—石炭—二叠纪末。

王军团队的研究表明，在种子植物分化出来（3.6亿年的晚泥盆世）之后的大约1.1亿年间，以瓢叶目为代表的前裸子植物持续多样化，直至二叠纪末。

换言之，在泥盆—石炭—二叠纪时期，种子植物的祖先——前裸子植物，在最早的种子植物分化出来之后，也逐步呈现多样化，并独立发展出类似于球果的繁殖器官，并没有像先前认为的那样迅速灭绝。

尽管瓢叶目植物的繁殖能力非常强大，但在二叠纪末大灭绝期间，它们也是环境和气候变化影响的受害者。这次大灭绝毁灭了全球的沼泽生态系统，而伴随着瓢叶目赖以生存的环境消失的，该目也随之灭绝。

“分类学足球”完成“射门归类”

该项研究由中科院南京地质古生物研究所、中科院植物研究所、沈阳师范大学、英国伯明翰大学、美国印第安纳大学、宾夕法尼亚大学、捷克科学院地调所、西波西米亚博物馆、奥地利维也纳大学等机构组成的国际研究团队共同完成。

参与研究的英国伯明翰大学博士Jason Hilton说，在20世纪30年代，瓢叶目刚被建立之初，被认为是一个独特的植物种群，但科学家们把它们当作一个“分类学足球”，无休止地在球场上踢来踢去，却没有一个人鉴定出它们在“生命故事”中的角色，进而完成“射门归类”这一致胜目标。

正是得益于中国“植物庞贝城”中的这些完整而精美的标本，研究团队才得以重建“乌海拟齿叶”这一瓢叶目植物新种，并最终探明了这组植物的亲缘关系及其重要的生命演化意义。