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研究古代(地質時期)植物的科學,包括古代植物的形態解剖、系統分類、生態、時間和空間的分佈以及各門類植物的起源、發展和進化的歷史、古代植物區系、各地質時代的植被和它們的演替等。在研究中經常聯繫到植物形態解剖學、植物分類學、植物地理學、地植物學、植物生態學等方面。在應用上它經常涉及地質學(特別是地層學)、古地理學和古氣候學上的問題,有助於尋找礦產和研究含有煤炭、石油等礦產地層的分佈、劃分和對比。

1簡介

古植物學
palaeobatany
研究地質時期植物的科學,包括古代植物的形態解剖 、系統分類、生態、時間和空間的分佈以及各門類植物的起源、發展和進化的歷史、古代植物區系、各地質時代的植被和它們的演替等。在研究中經常聯繫到植物形態解剖學、植物分類學、植物地理學、地植物學、植物生態學等方面。在應用上它經常涉及地質學(特別是地層學)、古地理學和古氣候學上的問題,有助於尋找礦產和研究含有煤炭、石油等礦產地層的分佈、劃分和對比。
古植物學研究中很重要的一個方面,即植物分類學的研究及植物系統分類的建立。因為地質歷史時期有不少已絕滅的類別,必須把它們與現存的植物統一考慮,才能建立科學的分類體系,反映各類植物間的系統關係。最早曾被分為菌藻植物、苔蘚植物、蕨類植物 、種子植物4個門 ,以後隨著植物學、古植物學研究的深入,曾提出多種分類方案。但迄今還沒有一個被廣泛接受的方案。已有的分類表中僅列出門一級分類階元,個別門列出綱級階元。

2研究簡史

1822~1837年A.布隆尼亞爾在他的「化石植物史」一書中首次建立地質時期植物的分類,將已絕滅的類型與現代的植物加以廣泛的比較,奠定了古植物學的基礎。19世紀40~90年代是古植物學開始昌盛的時期,許多人大量地收集化石,描述古代的植物,對許多已絕滅的植物做了外部形態和內部結構的研究,發現不少目、科,如科達目、本內蘇鐵目等,並對各地區的化石做了調查。H.威瑟姆是第一個研究硅化植物結構的人。
到20世紀初葉A.納托爾斯特開創角質層的探討,對古代裸子植物的研究起了巨大的作用。以前,H.波托尼提出「蘇鐵蕨目」(Cycadofilices)的存在,至1905年由於F.W.奧利弗和D.H.斯科特發現種子與莖、葉的關係,「蘇鐵蕨目」才改名為「種子蕨目」(Pteridospermae),找到了真蕨植物和裸子植物中間的缺失環節。A.C.蘇厄德和他的學生們在20世紀上半紀做了大量工作,對許多古代植物進行描述和內部結構的研究。其他古生物學者對北美、歐洲和北極植物區系進行調查,奠定了古代植物區系研究的基礎。1913年R.基德斯頓和W.H.蘭發表蘇格蘭萊尼燧石(Rhynie chert)中化石植物的研究,建立裸蕨目(Psilophytales),指明這是一組最古老的維管植物。後來,新的目不斷發現,如開通目(Caytoniales)等。50年代以來,新的目、亞綱,如五柱木目(Pentoxylales)、前裸子植物亞綱(Progymnospermae)等不斷發現,找出一些植物中的缺失環節,對植物系統學起了重大的作用。
近幾十年來,在古植物發展史及古植物區系方面積累了大量化石植物的資料。同時,根據古孢粉學資料,在古植被的變化和古植物區系的演替等方面也有較大的進展。在應用上,古孢粉學的建立,對地層學起了巨大的作用。70年代以來,對前寒武紀地層中的微體化石的探索與透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電鏡(SEM)的運用,確定二、三十億年前就有細菌和藍藻的存在,使古植物學範疇,愈來愈廣。

3植物化石的類型

模型化石
這種化石的有機組織已不存在。植物體僅在岩石上留下外模印痕,經泥砂填充植物體的內腔而留下內膜印痕,保存為化石(例如蕨葉印痕、木賊類和科達目莖的內膜),印模化石在地層中最常見。

石化化石

硅質、鐵質或鈣質溶液滲透到植物組織之中,使植物體或一部分植物體保存為化石,例如硅化植物、鈣化植物、煤核(一種鈣質或白雲質的結核)等。
除以上3種外,還有一種微體化石,保存在沉積岩中。孢子、花粉的細胞外壁含有孢粉素,某些單細胞藻類細胞壁中含有幾丁質或假幾丁質、硅藻的細胞壁中含有硅質和其他植物的木質部、木栓部、角質層等碎片,經常保存在沉積岩中未能分解,成為微體化石或微化石。
研究方法  壓型化石可用酸和鹼,或舒爾茨溶液(Schulze's solution)處理,有時也用氟酸或鹽酸溶解岩石,使緊貼在岩石上的未分解的植物殘體從岩石上移離,再用酸和鹼或舒爾茨溶液處理,除去聚集在植物殘體內外的有機雜質后,在顯微鏡下觀察。
石化化石可用岩石切片機切成薄片,粘在玻片上磨成更薄的薄片后,在顯微鏡下觀察,或切開石化化石,將切面磨光,用鹽酸或氟酸侵蝕,洗凈后,烘乾,塗上醋酸纖維素或硝酸纖維素溶液,再烘乾后,將植物組織撕下製片觀察。

4分支學科

古藻類學 研究古代藻類植物。
古孢粉學 研究沉積物中或沉積岩中保存的孢子和花粉。
古木材學 研究古代的化石莖幹。
古種子學 研究古代的種子和果實
植物分類及各類植物在地質歷史上的分佈  古植物學研究中很重要的一個方面,即植物分類學的研究及植物系統分類的建立。因為地質歷史時期有不少已絕滅的類別,必須把它們與現存的植物統一考慮,才能建立科學的分類體系,反映各類植物間的系統關係。最早曾被分為菌藻植物、苔蘚植物、蕨類植物、種子植物四個門,以後隨著植物學、古植物學研究的深入,曾提出多種分類方案。但迄今還沒有一個被廣泛接受的方案。表中僅列出門一級分類階元,個別門列出綱級階元,據此,可以參見植物分類的現狀(見表)。
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