カナダ・ニューブランズウィック州の最前期石炭紀から発見された三次元的な樹木状成長構造を持つ謎の化石植物

AIによるハイライトと要旨の翻訳

ハイライト：

● 3.5億年前の幹と長い枝葉を持つ樹木状化石植物

● 初期石炭紀の成長構造は現代のシダ類の系統に先行する

● 密集した複葉は光合成面積と被覆面積を拡大する

● 地震による埋没が古代の地溝湖での化石保存をもたらす

要旨： 

植物の樹木化は、デボン紀中期に始まり、石炭紀において植物の建築的多様化に伴って地球システムや生態系の発展にとって基本的な過渡期を迎えた。しかし、この進化的過渡期は、主に幹の化石に基づいており、樹冠を持つものはごくわずかしか知られていない。ここでは、カナダ・ニューブランズウィック州のトルネーシアン期（約3.59～3.47億年前）の地溝湖から、独特な三次元的な冠形態を持つ樹木状化石を報告する。これらの化石は、湖岸の植生が地震によって破壊され、急速に埋没されたことによって保存された。樹木状化石の建築は、分岐しない16 cmの幹と、垂直幹長14 cmに13本の複葉がらせん状に配置されたもので構成されている。複葉は幹から離れて約45度の角度で出発し、約7 cm上昇した後に約90度曲がり、幹から1.75 m以上の長さに達する。主な標本には先端部や基部が欠けているが、別の標本には先端部が保存されている。先端部では、複葉は水平に近い角度から鋭角になり、樹冠の頂点で直立している。密集した葉の配置と葉の長さにより、冠の体積は20～30㎥以上になる。この成長戦略は、光の捕獲を最大化し、地表の資源競争を減らすことを目的としている可能性が高い。幹と冠の寸法から、この植物の背丈は亜冠層の要素に相当すると考えられる。さらに、系統的に未解決であるものの、この標本は初期石炭紀の植生がこれまで考えられていたよりも複雑であり、実験的であり、おそらく移行的で多様な成長構造の時代であったことを示してる。

論文オープン

Gastaldo, R. A. et al. 2024 

Enigmatic fossil plants with three-dimensional, arborescent-growth architecture from the earliest Carboniferous of New Brunswick, Canada

ニュース

サイエンス　CNN　ニューヨークタイムス

AIによる論文要約

この論文は、カナダのニューブランズウィック州で発見された最古の石炭紀の化石植物について報告しています。この化石植物は、三次元的に保存された幹と複葉を持ち、独特の成長形態と系統的位置を示しています。以下は、各章の要約です。

●Introduction: この章では、石炭紀の植物の進化と多様化について概説し、石炭紀の森林の構造と層序について説明しています。また、石炭紀の植物の保存状態と成長形態の復元についても触れています。さらに、本研究の目的として、新たに発見された石炭紀初期の化石植物の特徴と意義を紹介しています。

●Geological setting: この章では、化石植物が産出したサンフォード採石場の地質学的背景について詳しく説明しています。化石植物は、ヒラムブルック部層と呼ばれる地層から発見されました。この地層は、トルネーシアン期（約3億5千万年前）に、地震活動によって湖岸の植生が湖底に埋没したことによって形成されたと考えられています。化石植物は、灰色の砂岩と泥岩の中に、三次元的に保存されています。

●Results: この章では、化石植物の形態と保存状態について詳細に記述しています。化石植物は、単一の幹と螺旋状に配置された複葉を持ち、高さは約2.65メートルと推定されています。複葉は、幹の上部に密集しており、長さは2.5メートルから3メートルに及びます。葉の基部は、幹の下部に残っていますが、葉身はほとんど保存されていません。化石植物は、腐敗と泥の充填によって二つの保存モードを示しています。また、化石植物の新属新種として、Sanfordiacaulis densifoliaと命名しています。

●Discussion: この章では、化石植物の成長形態と系統的位置について議論しています。化石植物は、石炭紀の植物としては珍しい非フィボナッチ数の葉序と密集した複葉を持ち、光合成効率を最大化する戦略をとっていたと考えられています。化石植物は、石炭紀初期の植生において、亜樹冠層を形成する植物として最古の証拠を示しています。化石植物の系統的位置は不明ですが、現生のシダ植物の一部と類似した成長形態を示しています。化石植物の発見は、石炭紀の植物の多様化と森林の層序化における重要な時期を示しています。

●Conclusions: この章では、本研究の主な結論をまとめています。化石植物は、石炭紀初期に亜樹冠層の生態的ニッチを利用した新たな進化戦略を示すものであり、石炭紀の植物の多様化に貢献したと考えられています。化石植物は、非フィボナッチ数の葉序と密集した複葉を持ち、光合成効率を最大化する独特の成長形態を示しています。化石植物は、シダ植物の系統に近い可能性があり、現生の熱帯や亜熱帯の森林に生育するシダ植物と類似した成長形態を示しています。化石植物の保存は、地震によって湖岸の植生が湖底に埋没したという特殊な地質学的状況によるものです。