华南密西西比纪石松类根茎化石Stigmaria的新发现：揭示该化石属的解剖学保守性

为解决石松类根茎化石Stigmaria在密西西比纪的解剖特征及演化历史认知不足的问题，研究人员基于中国贵州龙里早石炭世维宪阶的新材料，开展了系统分类与比较解剖学研究。结果表明，该标本被归为Stigmaria cf. S. ficoides，其楔形木质部、五层皮层结构等特征与宾夕法尼亚纪至二叠纪材料高度相似，揭示了该属长达3亿年的解剖学保守性，为理解早期石松类根系演化提供了关键证据。

　　

石松类植物在3亿年前的煤炭沼泽森林中曾是生态系统的主导者，其地下根系化石Stigmaria作为演化史上的关键形态单元，长期被视为研究古植物适应策略的窗口。尽管欧美学者基于宾夕法尼亚纪（晚石炭世）标本已建立较完善的形态-解剖框架，但更早期的密西西比纪（早石炭世）材料稀缺，导致该属起源与早期演化轨迹模糊。尤其华南板块作为冈瓦纳大陆与劳亚大陆间的关键地质单元，其早石炭世Stigmaria记录此前完全空白，严重制约了全球古植物地理格局重建。

针对这一科学瓶颈，中国地质调查局等机构的研究团队在贵州龙里县程下剖面展开攻关，从维宪阶（密西西比世中期）香坝组中发掘出两件黄铁矿化根茎化石。通过高精度解剖学分析，研究者首次揭示出早石炭世Stigmaria的完整内部构造，并将其与宾夕法尼亚纪至二叠纪的经典物种S. ficoides进行跨时代对比。这项发表于《Review of Palaeobotany and Palynology》的研究不仅将华南Stigmaria的化石记录前推至密西西比世，更通过解剖学保守性这一独特视角，重塑了人们对石松类长期演化模式的理解。

关键技术包括：1）环氧树脂包埋与序列切片技术获取22个横切面和4个纵切面；2）显微偏光镜（Zeiss Axio mager M2）观察木质部次生加厚特征；3）同步辐射显微CT对根痕三维结构进行无损成像；4）基于古生物数据库（Paleobiology Database）的全球化石记录统计分析。

研究结果方面：
系统描述：标本被归为Lycopsida（石松纲）Iso?tales（水韭目）的Stigmaria cf. S. ficoides，其直径30-40 mm的根茎表面螺旋排列脐状根痕，解剖显示内始式（endarch）原生木质部的管状中柱（solenostele），次生木质部呈楔形分节，皮层五分区但缺乏周皮。

解剖保守性证据：与英格兰Glenarbuck同期标本相比，中国材料首次揭示出根迹维管束的三角形单原型（triangular monarch）结构、皮层分泌细胞层等宾夕法尼亚纪典型特征，证实这些关键性状在密西西比世已完全形成，并持续稳定至二叠纪。

演化意义：该发现将Stigmaria解剖保守性的持续时间明确延长至1亿年，支持石松类根系在早石炭世即已建立高效的水分吸收与机械支撑体系。华南与欧美材料的高度一致性，暗示当时可能存在跨古特提斯洋的生物扩散事件。

结论部分强调，这项研究填补了Stigmaria演化史中“缺失的早石炭世环节”，其揭示的长期解剖停滞（evolutionary stasis）现象，为理解维管植物在古生代陆地生态系统中的适应性辐射提供了新模式。尤其楔形木质部与根迹维管束的保守性，可能反映了石松类对沼泽环境的超稳定适应策略，这对重建古土壤水文条件具有指示意义。