Новая ископаемая прокариота проливает свет на разные стратегии жизненного цикла у ранних наземных растений

Начальная радиация сосудистых наземных растений, отмеченная ростом разнообразия и морфологической дисперсии в силурийский и девонский периоды, считается этапом освоения суши растениями — аналогом кембрийского взрыва у морских животных. В этот период появились новые структуры: трахеиды, устьица, листья, корни и вторичная ксилема. Однако эволюция стратегий жизненного цикла у ранних наземных растений изучена плохо.

Зостерофиллопсиды, будучи преобладающим и типичным компонентом раннедевонской флоры, давно исследуются и широко представлены в учебниках по палеонтологии. Эта группа появилась в позднем силуре и существовала до позднего девона.

Некоторые виды, например, Z. shengfengense, сохранились как полные или почти полные растения. Поэтому зостерофиллопсиды — важный материал для изучения стратегий жизненного цикла ранних наземных растений.

Доктор Хуан Пу из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук совместно с коллегами описал новый вид Zosterophyllum — Z. baoyangense — из нижнего девона провинции Гуйчжоу.

Учёные также собрали многопризнаковый морфологический набор данных по зостерофиллопсидам от позднего силура до раннего девона и выявили разные стратегии жизненного цикла внутри этой группы. Исследование опубликовано в Proceedings of the Royal Society B.

В отличие от предыдущих видов Zosterophyllum, тело нового вида Zosterophyllum baoyangense имеет общую длину около 45.4 мм, а его спороносные колоски — от 5.8 до 10.8 мм в высоту. Его малый размер тела и крошечные колоски представляют собой один из минимальных размеров среди ранних наземных растений.

Исследователи собрали морфологические признаки видов Zosterophyllum и зостерофиллопсид, включая ширину и длину осей, ширину и длину колосков, высоту и ширину спорангиев. Они также предложили новый дескриптор — общий объём спорангиев (total sporangial accommodation, TSA) — для оценки массы или энергетических затрат на производство спор у каждого растения.

Было обнаружено, что длина и ширина осей в целом следуют той же тенденции, что и разнообразие видов Zosterophyllum, увеличиваясь от лудловского века до раннего девона, с максимальным диапазоном, достигнутым в раннем девоне.

Значения TSA и размер спорангиев у Zosterophyllum также демонстрируют схожую картину, с существенным различием между вегетативными и репродуктивными органами в раннем девоне. Z. baoyangense представляет минимальное значение TSA — от 4.3 до 16.8 мм³, в то время как TSA Z. australianum колеблется от 29.6 до 499.0 мм³, и оба вида найдены в одном слое разреза Баоян.

Кроме того, TSA, по-видимому, тесно связан с шириной оси. У представителей Lycophytina sensu Kenrick & Crane и Zosterophyllopsida sensu Hao & Xue длина и ширина осей следуют схожей эволюционной тенденции.

В этом исследовании учёные пришли к выводу, что высокоморфологически разнообразные зостерофиллопсиды пражского века представляют две группы с разными стратегиями жизненного цикла.

• Одна группа, подобная r-стратегам, характеризуется меньшими размерами, меньшим TSA, более короткой продолжительностью жизни и более низкой продуктивностью вегетативных и репродуктивных органов. Эти виды, такие как Z. baoyangense, по-видимому, были адаптированы к турбулентным условиям среды.
• Другая группа, например, Z. australianum, напротив, сходна с K-стратегами.

Исследователи полагают, что переход от риниевой флоры к эофитной флоре, вероятно, был обусловлен эволюцией различных стратегий жизненного цикла внутри Zosterophyllum и, в более широком смысле, среди зостерофиллопсид.