中国辽宁省早白垩世苏铁植物及其古气候意义

《Review of Palaeobotany and Palynology》：Cycadophytes from the Early Cretaceous of Liaoning Province, China and their palaeoclimatic implications

抚顺植物群早白垩世种子蕨新物种及古气候重建研究基于58块化石叶片标本，鉴定出8个新物种，分析显示辽西地区当时气候湿润温暖且具季节变化，并与全球其他地区植物群对比，揭示东亚古气候演变。

　　

李梦歌|王永东|李雅|崔一鸣|张莉|周旭|迪特尔·乌尔

中国科学院南京地质古生物研究所，南京210008，中国

摘要

阜新植物群是中国早白垩世最重要的植物群之一，为研究区域古气候和古环境提供了重要线索。苏铁类植物作为裸子植物的主要类群，在中生代尤为丰富多样，是重要的指示化石。在本研究中，我们基于从中国辽宁省铁法盆地和阜新盆地采集的58份化石叶片标本，重新研究了阜新植物群中的苏铁类植物。这些标本以压痕形式保存，其中一些仍保留了表皮结构细节。共鉴定出8个物种：Nilssoniopteris prynadae Samylina、Nilssoniopteris cf. didaoensis (Zheng et Zhang) Meng、Nilssoniopteris beyrichii (Schenk) Nathorst、Pterophyllum fuxinense Zheng et Zhang、Pterophyllum concinnum Heer、Nilssonia cf. grossinervis Prynada、Nilssonia sinensis Yabe et ?ishi 和 Nilssonia serotina Heer。通过Jaccard相似性分析评估了九个早白垩世植物群之间的相似性。结果表明，阜新植物群在苏铁类植物组成上与中国东北部的其他植物群（如霍林河植物群、山东植物群和海拉尔植物群）有密切关联，但与同时期的其他植物群（如中国南部的吉安德植物群、欧洲的韦尔登植物群、日本的Tetori植物群和北美的波托马克植物群）存在差异。结合宏观和微观植物证据，阜新植物群表明辽宁地区在晚早白垩世经历了湿润温暖的温带气候，并伴有季节性变化。

引言

苏铁类植物（Cycadopsida），包括 Bennettitales 和 Cycadales，是古生代至中生代陆地生态系统中的代表性植物类群，尤其在侏罗纪-白垩纪期间繁盛并多样化（Taylor et al., 2009）。Bennettitales 在晚白垩世已经灭绝，而 Cycadales 作为类似棕榈的木本植物至今仍存活，分布于热带和亚热带地区（Hill et al., 2004; Yang et al., 2017），包含两个科、十个属和300多个物种（Christenhusz et al., 2011; Osborne et al., 2012; Yang et al., 2022）。作为中生代植物群的重要组成部分，苏铁类植物及其相关植物的化石特征对于重建古气候和古环境至关重要。

中国东北部的白垩纪盆地中陆相沉积物发育良好（Xi et al., 2019, Xi et al., 2021）。特别是在辽宁的铁法盆地和阜新盆地，发现了大量早白垩世植物化石，包括蕨类植物、苏铁类植物、银杏类植物和松柏类植物（Chen et al., 1981, Chen et al., 1988; Deng and Chen, 1998, Deng and Chen, 2001; Du et al., 2010, Du et al., 2012; Huang, 2023）。然而，在以往的研究中，关于东北部苏铁类植物的记录较为零散或较少（内蒙古自治区地质局, 1976; 沈阳地质矿产研究院, 1977; Li and Ye, 1980; Shang, 1985; Shang, 1986; Li et al., 1986; Shang, 1987; Chen et al., 1988; Sun and Shang, 1988; Li, 1992; Deng, 1995; Deng et al., 1997; Li et al., 2024）。最近对已灭绝的苏铁 Chilinia 和蕨类 Acanthopteris 的研究为了解东北部早白垩世植物群的多样性提供了额外证据（Li et al., 2024; Yuan et al., 2024）。因此，进一步研究辽宁西部的苏铁类植物多样性对于深入理解东北亚的古气候发展具有重要意义。

近年来，我们从辽宁西部的铁法盆地和阜新盆地采集了大量保存完好的早白垩世苏铁类植物化石。尽管之前的研究对这些苏铁类植物有详细描述（Chen et al., 1988），但某些形态特征和表皮结构尚未得到充分记录。在本研究中，我们通过光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）对它们的形态和表皮结构进行了补充观察。通过对58份新采集标本的系统分析，发现了3个属中的8种不同的苏铁类植物。这些苏铁类植物组合通过更广泛的古地理背景，有助于更好地理解晚早白垩世的植物组成和古气候动态。

地质背景与地层

铁法盆地位于华北克拉通的北部边缘，属于新华构造系统的第二沉降带（Chen et al., 1988; Deng, 1992; Deng and Chen, 2001; Du et al., 2012）。该盆地主要由前寒武纪变质岩构成，缺乏古生代至早中生代的沉积物。盆地内以晚中生代的火山-煤系地层为主，早白垩世地层主要分布在该区域

材料与方法

本研究选择了58份具有清晰可识别形态和保存完好的表皮结构的苏铁类植物压痕化石，这些化石来自总共171份近期采集的标本，分别来自铁法盆地的5个煤矿和阜新盆地的2个煤矿（图1、图2、图3）。其中大部分为压痕化石，且大部分标本保存完好，表皮结构清晰。印痕化石和碎片化石较为少见

系统古植物学

纲：Cycadopsida

目：Bennettitales

属：Nilssoniopteris Nathorst, 1909

模式种：Nilssoniopteris vittata (Brongniart) Florin, 1933

种：Nilssoniopteris prynadae Samylina

(图4、图5、图6)

参考文献

1964. Nilssoniopteris prynadae, Samylina, p. 75, pl. 16, fig. 8; pl. 18, figs. 4–10.

1982. Nilssoniopteris prynadae, Zheng and Zhang., p. 308, pl. 9, figs. 4–7.

1988. Nilssoniopteris prynadae, Chen et al., p. 58, pl. 24, figs. 1–8; pl. 63, figs. 4–9.

2005. Nilssoniopteris

讨论

本研究基于详细的形态学和表皮结构分析，提供了中国辽宁省西部阜新盆地和铁法盆地早白垩世苏铁类植物群的新数据。通过对58份新标本的研究，鉴定了8个苏铁类植物属，并对其形态和表皮结构进行了补充观察。据此提出了修订后的分类框架和鉴定关键，以便与其他同期植物群进行更可靠的比较

结论

通过对来自中国辽宁省铁法盆地和阜新盆地7个煤矿的早白垩世苏铁类植物化石的系统研究，共鉴定出3个属和8个物种，并编制了阜新盆地和铁法盆地的苏铁类植物鉴定关键。这丰富了我们对阜新植物群化石组合的认识，提高了对该地区物种丰富度的理解。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢石油勘探开发研究院的邓胜辉教授在化石鉴定方面的帮助。此外，感谢南京石油地质勘探开发研究院的董冲博士和陈宏宇先生、安徽科技大学的徐远源博士、俄罗斯联邦萨马拉国立研究大学的冯敬一先生以及刘思彦女士提供的科学参考文献。本工作得到了国家自然科学基金的支持