星葉化石

　　瓢葉類擬齒葉化石

　　楔葉化石

　　櫛羊齒化石

　　瓢葉類擬齒葉化石被復原出植物原形。

　　3億年前的原始森林被神奇“復原”。（王軍供圖）

　　大約3億年前，內蒙古烏達大地上生長著一片生機盎然的原始森林，那裏長滿了各種植物。原本大家都“安靜”地生活著，但是幾十公里外的火山突然噴發了。這是一座“暴脾氣”的火山，持續噴發了兩天，厚厚的火山灰飄到了這片森林裏，所有的樹木瞬間被“封”住了。這一切，和1713年考古學家發現的意大利“龐貝城”極其相似。中科院南京地質古生物所王軍博士在烏達煤田發現的這座“植物龐貝城”裏，不僅發現了新的植物品種，對探測現代植被隨氣候變換的趨勢也有重要參考價值。這項研究，被刊登在最新出版的《美國科學院院報》上。 陳孝政 朱姝

　　這是一座什麼樣的“龐貝城”？

　　一場災難性的火山爆發將原始森林瞬間“封存”

　　著名的意大利“龐貝城之謎”知者甚多。在公元79年8月24日，維蘇威火山突然爆發了。瞬息之間，火山噴出的灼熱的岩漿遮天蔽日，四處飛濺，濃濃的黑煙，夾雜著滾燙的火山灰，鋪天蓋地降落到龐貝城，空氣中瀰漫著令人窒息的硫磺味。很快，厚厚的熔岩和火山灰毫不留情的將龐貝從地球上“抹”掉了。但當考古學家找到它的時候，城中的一切都可以“完美”呈現。

　　通常歷史上的東西，都是通過沖刷、搬運，再沉積，最後直至被發現的。龐貝城保留得之所以那麼完整，靠的就是火山。而內蒙古烏達煤田發現的這座“植物龐貝城”也是經歷了同樣的命運，一場災難性的大火山爆發讓原始森林瞬間“封存”。“不可否認，火山爆發的確是災難，但是它卻可以特定保存下景觀、生態，對古生物學來講是很難得的。”王軍告訴記者，通常生活狀態下的植被，大部分因為風吹雨淋自然死亡，被空氣氧化並最終消失。剩下的一小部分因為種種“機緣巧合”與空氣隔絕，經過沖刷搬運埋藏，形成了化石。“打個比方，我們紫金山那麼多樹，如果葉子能留在玄武湖底，被淤泥掩埋才能保存，否則別看紫金山上現在那麼多樹，若干年之後是無法保存下來的。”

　　3億年前到底發生了什麼？

　　持續噴發兩天，火山灰埋住植物形成了現在的煤田

　　“我之所以會想到去內蒙古烏達煤田，是受到我在讀博時導師的影響。”王軍的博士生導師曾經在烏達煤田考察時，吃飯期間無意中找到了一塊保存精美的植物化石。1993年，王軍和導師一行三人又去了烏達煤田，想要找到更多好的化石。“那裏的化石又多又好，但那個時候並沒有意識到是因為火山造成的。”就這樣，他們每年都去當地採集化石。直到2003年，王軍和美國一個專家又去了烏達，這次才意識到應該是火山爆發造成的：“因為煤田的煤被挖開來了，我第一次在那裏找到了植物直立莖幹的化石，而且每隔3—5米就能發現一個，在莖幹化石的周圍散落著很多枝葉化石，我們很容易就能辨別出植物的種類。”

　　當時到底發生了什麼，讓“植物龐貝城”迅速出現呢？那是一場災難性的大火山，當時的火山比美國黃石國家公園的規模還要大，到處都是灰濛濛的一片，火山的噴發柱火山灰一直上揚到高空幾十公里開外，並持續噴發了2天。“我們通過測定火山灰的年代來判斷植物的年齡，距今約3億年。”

　　王軍向記者展示了挖掘現場的照片，化石是在兩層中間，可以清晰地辨認出植物莖幹的印記，“普通的植物化石根本達不到這樣的條件，非常難得。”此外，因為大量的植物被火山灰掩埋並被炭化，因此形成了現在的煤田，據悉，我國華北地區大量的煤都要“歸功”于這個“植物龐貝城”。

　　科學家們有什麼新發現？

　　高等植物被低等植物“趕盡殺絕”，顛覆“進化論”

　　十多年來，研究人員先後對森林面貌進行了三維重建，“植物龐貝城”的“模樣”漸漸展現在大家的面前：位於賀蘭山西北角，保存面積大約20平方公里。大約3億年前，當時地球正處於冰室向溫室過渡時期，氣候越來越暖，石松類、有節類、瓢葉類、蕨類、原始松柏類、蘇鐵類等六大植物群生活在這裡。蕨類植物構成了森林的主體，高層植被由原始松柏類科達或石松植物封印木構成；底層植被包括有節類植物楔葉和星葉等。“最高的樹木是石松類，最高能長到30米。最粗的樹榦直徑能達到1米左右，但是大部分的樹木直徑只有碗口那麼大。”

　　按照達爾文的進化論，更高等的生物總會比低等生物更能適應環境的變化。但是在“植物龐貝城”中，卻有了一個“顛覆性”的發現，那就是在有些地區，高等的裸子植物居然被低等的孢子植物“趕盡殺絕”了。更令人驚奇的是，科研人員甚至發現了一種已經滅絕的孢子植物瓢葉類擬齒葉的完整標本。“從外觀上看，長得和我們現在常見的棕櫚樹差不多，但它早已滅絕，此前古植物學家並不了解。”

　　（編者注：裸子植物是原始的種子植物，其發展歷史悠久。最初的裸子植物出現在古生代，在中生代至新生代它們是遍佈各大陸的主要植物。現代生存的裸子植物有不少種類出現于第三紀，後又經過冰川時期而保留下來，並繁衍至今的。孢子植物是指能産生孢子的植物總稱,主要包括藻類植物、菌類植物、地衣植物、苔蘚植物和蕨類植物五類。孢子植物一般喜歡在陰暗潮濕的地方生長。裸子植物是地球上最早用種子進行有性繁殖的，在此之前出現的藻類和蕨類則都是以孢子進行有性生殖的。裸子植物的優越性主要表現在用種子繁殖上。）

　　這些新發現有什麼意義？

　　“解密”植物化石將有助於揭開全球變暖之謎

　　王軍和他的研究團隊根據三維復原圖，製作了一張遠古森林的實際復原圖，這也是世界上迄今為止唯一一張。“植物復原圖我們在博物館、參考書裏見到很多，但這樣的復原是概念性復原，存在著巨大的時間和空間誤差。但是我們的復原圖都是一棵樹一棵樹比對上去的，幾乎沒有誤差。”

　　當然，光製作出實際復原圖還遠遠不夠，王軍和他的研究團隊還有一項重要任務：探測現代植被隨氣候變換的趨勢。現在地球正步入溫室效應中，在這樣的氣候背景下，植物們該如何適應？會不會有植物出現滅絕？“舉個例子來説，假如地球現在是冰期，將要進入溫室。很多北半球生長的植物或者是農作物就可能適應不了，我們該如何提前做好準備。”現在全球有10多個國家、30多個科學院一起參與研究。“應該説，‘植物龐貝城’所屬的氣候環境和現在很類似。植物化石的變化，往往是這一時期環境及氣候變化的最好證據，因此，對這些化石證據進行‘解密’將有助於揭開全球變暖之謎，對探究現代植被隨氣候變換的趨勢也具有重要的參考價值。”王軍説。