甘肃永昌早二叠世科达叶微细构造及其古环境研究

发布时间：2020-01-22 20:22

【摘要】：角质层微细构造是鉴定植物属种的重要特征之一,近年来又在古气候恢复中得到广泛应用。从甘肃永昌下二叠统采获了角质层保存较好的三种科达叶化石,详细分析了表皮微细构造特征,并结合其外形特征进行了属种鉴定。首先建立了一新种,命名为永昌科达(Cordaites yongchangensis sp. nov.),其主要鉴定特征是：角质层为单面气孔式,上表皮气孔不发育,表皮细胞为长方形,形态较规则；下表皮普通表皮细胞为形态不规则的近矩形,乳突明显,保卫细.胞为肾形,周边有四个副卫细胞,两个较大的侧副卫细胞为长矩形或长椭圆形,两个较小的极副卫细胞为近菱形,相邻两个气孔器共用一个极副卫细胞,且副卫细胞很少见乳突。另外两种分别鉴定为Cordaites huainanensis Chen和Cordaites radvanicensis Simunek。前者的特征是角质层为单面气孔式,上表皮未见气孔发育,表皮细胞为规则的矩形,下表皮气孔发育,气孔带与非气孔带相间排列,表皮细胞形态为长方形,保卫细胞为肾形或半圆形,两个侧副卫细胞为近菱形,极副卫细胞为圆形或长椭圆形,多被两个相邻气孔共用,且表皮细胞和副卫细胞上均未发育乳突。后者的特征为上、下表皮气孔发育且均呈带状分布,表皮特征基本一致且下表皮气孔密度略大于上表皮,表皮细胞为椭圆形或者形态规则的矩形,保卫细胞为椭圆形,极副卫细胞两个,形态跟表皮细胞类似,且略小于表皮细胞,侧副卫细胞2-4个,与表皮细胞差异明显,形状为大豆形或椭圆形,表皮细胞和极副卫细胞均不发育乳突。本文选取与化石标本Cordaites huainanensis、Cordaites yongchangensis sp. nov.的宏观形态和角质层微观形态较为相似的长叶竹柏(Podocarpus fleuryi Hickel)作为其现存最近对应种,初次尝试利用化石气孔特征重建了甘肃永昌大泉早二叠世的古大气CO2浓度,利用C. yongchangensis sp. nov.和C.huainanensis恢复的永昌大泉早二叠世的大气CO2平均体积分数分别为337.98×10-6-675.96×10-6和376.98×10-6-753.96×10-6。将恢复的CO2浓度投到Berner和Kothavala(2001)的全球碳平衡模型中,结果显示选用最近标准恢复的古大气CO2浓度更为精确,主要原因是当时的大气C02浓度跟目前极为接近。对科达叶进行碳同位素组成分析重建当时的古环境是本文的又一特色,结合碳同位素组成、碳同位素分馏值、水分利用效率所综合反映的古环境信息,对比永昌大泉地区科达属的角质层微细构造特征认为当时的气候环境更加炎热,总体上潮湿,水分蒸发量较大,可能伴有短期的干旱。文中最后系统对比了国、内外科达叶角质层的研究现状,做出了相应的属种检索表。将科达叶划分为5组：第一类科达的普遍特征是没有或者很少出现清楚的气孔列,气孔大部分分散分布于表皮之上,气孔带与非气孔带之间差别不大；第二类科达的典型特征是气孔带与非气孔带界线清楚,气孔带呈单列分布,偶见双列气孔发育；第三类科达则以两至多列气孔列构成气孔带为主要特征；第四类跟前三类相比,气孔器形状不规则,副卫细胞数目变化大,孔缝不规则定向；第五类则是由于化石保存条件较差,角质层未能被详细研究的科达种,可统一命名为Cordaites sp.。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q914;P534.46

【参考文献】