علم النباتات القديمة

بما أن علم النباتات القديمة هو تحديد الحياة النباتية المتحجرة والبيئة التي ازدهرت فيها، فإن علم البيئة القديمة هو دراسة جميع الكائنات الحية التي كانت موجودة في السابق والتفاعلات التي حدثت في البيئات التي كانت تعيش فيها قبل انقراضها . ^{[ 6 ]}

علم البيئة القديمة هو دراسة مشابهة لعلم الحفريات ، لكن علم البيئة القديمة يستخدم منهجية أكثر من العلوم البيولوجية والعلوم الجيولوجية ^{[ 7 ]} بدلاً من وجهة نظر أنثروبولوجية كما يفعل علماء الحفريات.

علم حبوب اللقاح القديمة ، أو علم حبوب اللقاح ، هو علم دراسة حبوب اللقاح القديمة: وهي جزيئات يتراوح حجمها بين 5 و500 ميكرومتر. [8] ويشمل ذلك حبوب اللقاح والأبواغ ^{وأي مواد عضوية} دقيقة أخرى . يُعد علم حبوب اللقاح القديمة ببساطة علم النباتات القديمة على نطاق أصغر بكثير، ويرتبط هذان العلمان ارتباطًا وثيقًا.

على غرار علم النباتات القديمة، يمكننا استخلاص معلومات قيّمة عن البيئة والنظام البيئي في زمن وجود هذه الجزيئات في عصور ما قبل التاريخ. كما تساعد هذه الجزيئات الجيولوجيين على تحديد وتأريخ الطبقات الصخرية للصخور الرسوبية . ويُستخدم علم حبوب اللقاح أيضًا في الكشف عن النفط والغاز الطبيعيين داخل هذه الطبقات الصخرية لاستخراجهما . ^{[ 9 ]} وإلى جانب الكشف عن توثيق لظروفنا البيئية الماضية، يُمكن لعلم حبوب اللقاح أن يُطلعنا على أنظمة غذاء الحيوانات، والتطورات التاريخية للحساسية لدى البشر ، وتقديم أدلة في قضايا الجرائم.

يمكن حفظ الأحافير النباتية بطرق متنوعة، كل منها يوفر معلومات مختلفة عن النبات الأم الأصلي. ويمكن تلخيص هذه الطرق في سياق علم النباتات القديمة على النحو التالي.

1. الانطباعات (أو الانضغاطات). تُعدّ هذه الانطباعات أكثر أنواع الأحافير النباتية شيوعًا. وهي توفر تفاصيل مورفولوجية دقيقة، لا سيما للأجزاء النباتية المسطحة (الظهرية البطنية) كالأوراق. وإذا ما حُفظت طبقة الكيوتيكل، فإنها تُتيح أيضًا الحصول على تفاصيل تشريحية دقيقة للبشرة. أما التفاصيل الأخرى للتشريح الخلوي، فنادرًا ما تُحفظ.

   

2. التحجرات (التمعدنات أو الأحافير المحفوظة تشريحياً). توفر هذه التحجرات تفاصيل دقيقة عن التركيب الخلوي للأنسجة النباتية. يمكن أيضاً تحديد التفاصيل المورفولوجية عن طريق التقطيع المتسلسل، لكن هذه العملية تستغرق وقتاً طويلاً وتتسم بالصعوبة.
3. القوالب والنماذج. عادةً ما تحفظ هذه النماذج الأجزاء النباتية الأكثر صلابة، كالبذور أو السيقان الخشبية. ويمكنها أن توفر معلومات عن الشكل ثلاثي الأبعاد للنبات، وفي حالة نماذج جذوع الأشجار، يمكن أن تقدم دليلاً على كثافة الغطاء النباتي الأصلي. مع ذلك، نادرًا ما تحفظ أي تفاصيل مورفولوجية دقيقة أو تشريح خلوي. ومن أنواع هذه الأحافير نماذج النخاع ، حيث يكون مركز الساق إما مجوفًا أو ذا نخاع رقيق. بعد موت النبات، تدخل الرواسب وتشكل نموذجًا للتجويف المركزي للساق. ومن أشهر الأمثلة على نماذج النخاع تلك الموجودة في أحافير العصر الكربوني من شعبة Sphenophyta ( Calamites ) وشعبة cordaites ( Artisia ).

   

4. التمعدنات الذاتية التكوين. توفر هذه التمعدنات تفاصيل مورفولوجية ثلاثية الأبعاد دقيقة للغاية، وقد أثبتت أهميتها البالغة في دراسة التراكيب التناسلية التي قد تتعرض لتشوه شديد في التضاريس. مع ذلك، ونظرًا لتكوّنها في عقيدات معدنية، نادرًا ما تكون هذه الأحافير كبيرة الحجم.
5. الفيوزين . عادةً ما تدمر النيران أنسجة النباتات، ولكن في بعض الأحيان يمكن للبقايا المتفحمة أن تحافظ على تفاصيل مورفولوجية دقيقة تُفقد في طرق الحفظ الأخرى؛ وقد حُفظت بعض أفضل الأدلة على الأزهار المبكرة في الفيوزين. أحافير الفيوزين هشة وصغيرة الحجم في الغالب، ولكن نظرًا لقدرتها على الطفو، يمكنها أن تنجرف لمسافات طويلة، وبالتالي يمكن أن توفر دليلًا على وجود نباتات بعيدًا عن مناطق الترسيب.

تمثل الأحافير النباتية في الغالب أجزاءً منفصلة من النباتات؛ فنادرًا ما تُحفظ النباتات العشبية الصغيرة كاملةً. أما الأمثلة القليلة للأحافير النباتية التي تبدو كبقايا نباتات كاملة، فهي في الواقع غير مكتملة، إذ تُفقد الأنسجة الخلوية الداخلية والتفاصيل الميكرومورفولوجية الدقيقة عادةً أثناء عملية التحجر. ويمكن حفظ بقايا النباتات بطرق متنوعة، تكشف كل منها عن سمات مختلفة للنبات الأصلي. ^{[ 14 ]}

لهذا السبب، يُخصّص علماء النباتات القديمة عادةً أسماءً تصنيفيةً مختلفةً لأجزاء النبات المختلفة باختلاف طرق حفظها. فعلى سبيل المثال، في نباتات السفينوفايت شبه الشجرية من حقبة الحياة القديمة ، قد يُنسب انطباع ورقة إلى جنس أنولاريا ، وانضغاط مخروط إلى جنس باليوستاشيا ، والساق إما إلى كالاميتس أو أرثروكسيلون، وذلك بحسب ما إذا كان محفوظًا على شكل قالب أو متحجر. قد تكون جميع هذه الأحافير قد نشأت من نفس النبات الأم، ولكن يُمنح كل منها اسمه التصنيفي الخاص. وقد بدأ هذا النهج في تسمية أحافير النباتات مع أعمال أدولف-تيودور برونغنيار . ^{[ 15 ]}

لسنوات عديدة، كان هذا النهج في تسمية الأحافير النباتية مقبولاً لدى علماء النباتات القديمة، ولكنه لم يُعتمد رسميًا ضمن القواعد الدولية لتسمية النباتات . ^{[ 16 ]} وفي نهاية المطاف، اقترح توماس (1935) ويونغمانز وهالي وغوثان (1935) مجموعة من الأحكام الرسمية، أُدرج جوهرها في المدونة الدولية لتسمية النباتات لعام 1952. ^{[ 17 ]} سمحت هذه الأحكام المبكرة بوضع الأحافير التي تُمثل أجزاءً مُحددة من النباتات في حالة حفظ مُعينة ضمن أجناس الأعضاء. إضافةً إلى ذلك، تم الاعتراف بمجموعة فرعية صغيرة من أجناس الأعضاء، تُعرف باسم أجناس الشكل، استنادًا إلى التصنيفات الاصطناعية التي وضعها برونغنيارت، والتي كانت مخصصة بشكل أساسي لأحافير أوراق الشجر. تم تعديل المفاهيم واللوائح المتعلقة بأجناس الأعضاء والأشكال ضمن مدونات التسمية المتعاقبة، مما يعكس فشل مجتمع علم النباتات القديمة في الاتفاق على كيفية عمل هذا الجانب من تصنيف النباتات (تاريخ استعرضه كليل وتوماس في عام 2020 ^{[ 18 ]} ). تم التخلي عن استخدام أجناس الأعضاء والأحافير مع قانون سانت لويس ، واستُبدلت بمصطلح "التصنيفات المورفولوجية". ^{[ 19 ]}

كان الوضع في قانون فيينا لعام 2005 ينص على أنه يمكن وصف أي تصنيف نباتي يكون نوعه أحفوريًا، باستثناء الدياتومات ، بأنه تصنيف شكلي ، أي جزء معين من النبات محفوظ بطريقة معينة. ^{[ 20 ]} على الرغم من أن الاسم يُنسب دائمًا إلى العينة النموذجية، فإن نطاق التصنيف (أي مجموعة العينات التي يمكن إدراجها ضمن التصنيف) يُحدده عالم التصنيف الذي يستخدم الاسم. قد يؤدي هذا التغيير في نطاق التصنيف إلى توسيع نطاق أجزاء النبات أو حالات الحفظ التي يمكن إدراجها ضمن التصنيف. على سبيل المثال، يمكن استخدام جنس أحفوري قائم في الأصل على انضغاطات البويضات ليشمل الكؤوس متعددة البويضات التي كانت البويضات تحملها في الأصل. قد ينشأ تعقيد إذا كان هناك، في هذه الحالة، جنس أحفوري مُسمى بالفعل لهذه الكؤوس. إذا كان علماء النباتات القديمة على ثقة من إمكانية إدراج نوعي جنس الأحفورة للبويضة وجنس الأحفورة للكأس ضمن الجنس نفسه، فإن الاسمين سيتنافسان على أحقية تسمية الجنس المُعدَّل حديثًا. وبشكل عام، ستكون هناك أولوية متنافسة كلما اكتُشف أن أجزاء نباتية أُعطيت أسماءً مختلفة تنتمي إلى النوع نفسه. ويبدو أن التصنيفات المورفولوجية لا تُقدِّم أي ميزة حقيقية لعلماء النباتات القديمة مقارنةً بالتصنيفات الأحفورية العادية، ولذا تم التخلي عن هذا المفهوم مع مؤتمر علم النبات لعام 2011 والمدونة الدولية لتسمية الطحالب والفطريات والنباتات لعام 2012 .