化石寻宝之旅

刘璐

植物的根系有哪些作用？

1.吸收和输导作用

根系从土壤中吸收水分和无机盐，再通过根的维管组织输送给茎、枝和叶。就像我们每天要补充各种营养一样，植物也需要这些营养物质来维持生长发育、新陈代谢等生理活动。

植物根系吸水过程示意图

2.固着和支持作用

植物的根系将植物的地上部分牢牢地固着在土壤中，无论是戈壁滩上防风固沙的防护林，还是沿海地区的“海岸衛士”——红树林，都向我们展示了根系的强壮与坚韧。

防护林

番薯（俗称红薯、地瓜）的块根（由侧根或不定根膨大形成）

3.贮藏和繁殖作用

植物的各个部分“各司其职”，互相配合，一起保障着植物的健康生长。有些植物的地上部分会把光合作用产生的养分输送到根部或茎部存储起来，一旦植物发觉养分不足了，就会从这些部位调取养分来保障自己的正常生长。

有些植物的根还能进行营养繁殖，相信很多人都尝试过扦插和分株植物吧！

根系形态知多少？！

一直以来，大家对于植物根系的概念主要来源于对种子植物的研究。

知识卡片

种子植物

种子植物是植物界最高等的一大类植物，现有的种子植物分为祼子植物和被子植物两大类。被子植物又分为两大类群，分别是双子叶植物和单子叶植物。

4.分泌和合成作用

根系分泌物可以促进土壤中的微生物生长，从而进一步促进植物体的代谢和吸收等作用;根系还能合成多种氨基酸、生长激素和植物碱，这些都是植物生长必不可少的“美食”。

裸子植物和双子叶植物通常为直根系，包括主根和侧根。主根通常较粗，由主根形成的次级根系被称为侧根（胡萝卜就是其典型代表）。

单子叶植物通常为须根系，它们的主根较小，生长时间很短，形成不久后就会死亡或者停止生长。不过，在胚后期，这类植物可以从枝、叶或者茎基部的节上生出不定根（以玉米和水稻为代表）。

此外，必须要提到的还有根状茎和茎生根。

根状茎通常为根的着生器官，在真蕨类植物及种子植物中广泛存在，我们可以把它理解为植物轴的延伸或分枝而产生的变态茎，它可以是肉质的、匍匐的、气生的、向下的、具鳞片的或具叶的，我们常吃的藕和姜就属于根状茎。

而对于真蕨类植物而言，因为根起源于茎，因此我们用茎生根取代不定根这一说法。茎生根也可以发育成侧根。

看到这里你是不是有点儿糊涂啦？我以在山上采回的这种里白科芒萁（qí）属为例，给大家看看典型的现生真蕨类植物的叶轴、根状茎、茎生根及侧根的着生关系。

芒萁植物根系形态示意图

看到这里，你是不是对植物根系刮目相看了呢？想不想知道古老植物的根系长什么样子？在北京门头沟就能挖到植物根系的化石吗？

答案是肯定的！在我国很多地区都保存有非常精美的植物化石，其中也包括大量的植物根系化石。今天我就带领大家去北京市门头沟区，寻找来自遥远侏罗纪的植物根系化石。

新发现——侏罗纪古土壤中的植物根系

要知道侏罗纪不仅恐龙众多，而且植物也是非常繁盛的。北京就有非常连续且完整的侏罗系，并且保存有非常丰富的煤炭资源。早在100多年前就有科学家对门头沟煤系中的植物化石进行过报道，这里的植物类型包括蕨类、楔叶类、种子蕨类、苏铁类、银杏类和松柏类等。

200多块化石中的秘密

我在门头沟进行野外化石挖掘的过程中，一开始只是发现了前人研究过的一些植物化石，直到在岳家坡村附近，才终于有了令人惊喜的发现！我注意到很多地层里都有一些密密麻麻的化石，虽然难以识别，但根据经验我猜想，它们会不会是真蕨类植物的根呢？

带着这个疑问，我在这套形成于约1.7亿年前（中侏罗世）的上窑坡组近顶部的两层黄绿色泥质粉砂岩中采集了200多块化石。经过化石修雕和鉴定，我在138块植物化石中识别出6种植物，其中枝脉蕨属植物（一种低矮的真蕨类植物）居多，约占总数的87%。而且，这两层中也含有非常丰富的、原位埋藏的植物根系化石。

岳家坡剖面上窯坡组露头

珍贵的发现——形态各异的根系统

经过连续几次的野外采集，我在岳家坡剖面共发现了3种植物根系。为了区分，我把它们分别称作A、B、C型根系统。

A型根系统

A型根系统是植物群落中具

有代表性的枝脉蕨属植物的根状茎和根。它们通常是二歧分叉的，向下和向上的分叉都可以看到。根状茎密集排列，更细的枝生根密集地连接在根状茎上，侧根着生在枝生根上。

B型根系统

B型根系统与A型根系统十分相似，根状茎也很密集，测量后发现其枝生根和侧根都较短、较细，我推测它们也属于真蕨类植物的根系。

C型根系统

C型根系统十分特别。这是一块具有主根系统的标本，经测量发现，主根长约64毫米，基部宽约30毫米;至少有9个一级侧根，甚至可以观察到三级侧根。C型根系统与许多现生裸子植物（如松柏植物）的根系十分相似。

是不是没有想到这些看起来不起眼的石头竟然就是植物的根系化石？

在识别出3种植物根系后，我仍然不满足，想要更全面地了解当时的沉积环境，也想知道在如此小的“土坑”中生长的低矮植物，如果遇到暴风雨或者洪水的侵袭，它们能承受得住吗？植物根系能保护它们吗？

在进行了更综合的研究之后，我们认为，大约1.7亿年前，生活在北京门头沟地区的枝脉蕨属植物体形较小，高度只有50厘米左右，但具有较为发达的根系统。丰富的枝脉蕨属植物和少量松柏等植物生长在富含碎屑物质的沼泽湿地中，这里还有周期性的水流经过。它们在这里繁衍生息，虽然地上部分会衰老死亡，但它们的根系一直都在，一有机会就会再次向上生长发育，复苏整个植物群落。你能想象门头沟区曾经有过这样的景象吗？

植物不仅以其自然美感给人们带来精神上的享受，也为人们的生活提供了宝贵的资源。我很幸运地在地层中发现了一些根系化石，并对植物和植物生长的古土壤进行了研究。当大家再出门赏花和挖掘化石时，别忘了留意一下是否有植物的根系化石哦！