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研究古代(地质时期)植物的科学,包括古代植物的形态解剖、系统分类、生态、时间和空间的分布以及各门类植物的起源、发展和进化的历史、古代植物区系、各地质时代的植被和它们的演替等。在研究中经常联系到植物形态解剖学、植物分类学、植物地理学、地植物学、植物生态学等方面。在应用上它经常涉及地质学(特别是地层学)、古地理学和古气候学上的问题,有助于寻找矿产和研究含有煤炭、石油等矿产地层的分布、划分和对比。

简介

古植物学
palaeobatany
研究地质时期植物的科学,包括古代植物的形态解剖 、系统分类、生态、时间和空间的分布以及各门类植物的起源、发展和进化的历史、古代植物区系、各地质时代的植被和它们的演替等。在研究中经常联系到植物形态解剖学、植物分类学、植物地理学、地植物学、植物生态学等方面。在应用上它经常涉及地质学(特别是地层学)、古地理学和古气候学上的问题,有助于寻找矿产和研究含有煤炭、石油等矿产地层的分布、划分和对比。
古植物学研究中很重要的一个方面,即植物分类学的研究及植物系统分类的建立。因为地质历史时期有不少已绝灭的类别,必须把它们与现存的植物统一考虑,才能建立科学的分类体系,反映各类植物间的系统关系。最早曾被分为菌藻植物、苔藓植物、蕨类植物 、种子植物4个门 ,以后随着植物学、古植物学研究的深入,曾提出多种分类方案。但迄今还没有一个被广泛接受的方案。已有的分类表中仅列出门一级分类阶元,个别门列出纲级阶元。

研究简史

1822~1837年A.布隆尼亚尔在他的“化石植物史”一书中首次建立地质时期植物的分类,将已绝灭的类型与现代的植物加以广泛的比较,奠定了古植物学的基础。19世纪40~90年代是古植物学开始昌盛的时期,许多人大量地收集化石,描述古代的植物,对许多已绝灭的植物做了外部形态和内部结构的研究,发现不少目、科,如科达目、本内苏铁目等,并对各地区的化石做了调查。H.威瑟姆是第一个研究硅化植物结构的人。
到20世纪初叶A.纳托尔斯特开创角质层的探讨,对古代裸子植物的研究起了巨大的作用。以前,H.波托尼提出“苏铁蕨目”(Cycadofilices)的存在,至1905年由于F.W.奥利弗和D.H.斯科特发现种子与茎、叶的关系,“苏铁蕨目”才改名为“种子蕨目”(Pteridospermae),找到了真蕨植物和裸子植物中间的缺失环节。A.C.苏厄德和他的学生们在20世纪上半纪做了大量工作,对许多古代植物进行描述和内部结构的研究。其他古生物学者对北美、欧洲和北极植物区系进行调查,奠定了古代植物区系研究的基础。1913年R.基德斯顿和W.H.兰发表苏格兰莱尼燧石(Rhynie chert)中化石植物的研究,建立裸蕨目(Psilophytales),指明这是一组最古老的维管植物。后来,新的目不断发现,如开通目(Caytoniales)等。50年代以来,新的目、亚纲,如五柱木目(Pentoxylales)、前裸子植物亚纲(Progymnospermae)等不断发现,找出一些植物中的缺失环节,对植物系统学起了重大的作用。
近几十年来,在古植物发展史及古植物区系方面积累了大量化石植物的资料。同时,根据古孢粉学资料,在古植被的变化和古植物区系的演替等方面也有较大的进展。在应用上,古孢粉学的建立,对地层学起了巨大的作用。70年代以来,对前寒武纪地层中的微体化石的探索与透射电子显微镜(TEM)和扫描电镜(SEM)的运用,确定二、三十亿年前就有细菌和蓝藻的存在,使古植物学范畴,愈来愈广。

植物化石的类型

压型化石

这是较常见的化石。植物残体埋藏在沼泽、湖泊、河流、海洋沉
古植物学

古植物学

积之中。经过若干年后,大部分有机质都已分解,留下未分解的部分,被压扁保存,成为化石,如角质层、栓质层等,通常与印模化石一起保存。

模型化石

这种化石的有机组织已不存在。植物体仅在岩石上留下外模印痕,经泥砂填充植物体的内腔而留下内膜印痕,保存为化石(例如蕨叶印痕、木贼类和科达目茎的内膜),印模化石在地层中最常见。

石化化石

硅质、铁质或钙质溶液渗透到植物组织之中,使植物体或一部分植物体保存为化石,例如硅化植物、钙化植物、煤核(一种钙质或白云质的结核)等。
除以上3种外,还有一种微体化石,保存在沉积岩中。孢子、花粉的细胞外壁含有孢粉素,某些单细胞藻类细胞壁中含有几丁质或假几丁质、硅藻的细胞壁中含有硅质和其他植物的木质部、木栓部、角质层等碎片,经常保存在沉积岩中未能分解,成为微体化石或微化石。
研究方法  压型化石可用酸和碱,或舒尔茨溶液(Schulze's solution)处理,有时也用氟酸或盐酸溶解岩石,使紧贴在岩石上的未分解的植物残体从岩石上移离,再用酸和碱或舒尔茨溶液处理,除去聚集在植物残体内外的有机杂质后,在显微镜下观察。
石化化石可用岩石切片机切成薄片,粘在玻片上磨成更薄的薄片后,在显微镜下观察,或切开石化化石,将切面磨光,用盐酸或氟酸侵蚀,洗净后,烘干,涂上醋酸纤维素或硝酸纤维素溶液,再烘干后,将植物组织撕下制片观察。

分支学科

古藻类学  研究古代藻类植物。
古孢粉学  研究沉积物中或沉积岩中保存的孢子和花粉。
古木材学  研究古代的化石茎干。
古种子学  研究古代的种子和果实
植物分类及各类植物在地质历史上的分布  古植物学研究中很重要的一个方面,即植物分类学的研究及植物系统分类的建立。因为地质历史时期有不少已绝灭的类别,必须把它们与现存的植物统一考虑,才能建立科学的分类体系,反映各类植物间的系统关系。最早曾被分为菌藻植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物四个门,以后随着植物学、古植物学研究的深入,曾提出多种分类方案。但迄今还没有一个被广泛接受的方案。表中仅列出门一级分类阶元,个别门列出纲级阶元,据此,可以参见植物分类的现状(见表)。
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