3億年前的“植物龐貝城” _火山

公元79年8月24日，意大利維蘇威火山突然噴發，附近龐貝城中的2000多人葬身火山灰和熔巖之下。當代考古學家通過埋藏學復原研究解開了“龐貝城之謎”，并生動逼真地再現了1900多年前的古城景象，成為世界上罕見的一座天然歷史博物館。
從2003年開始，中科院南京地質古生物研究所的王軍研究員聯手美國賓夕法尼亞大學的Hermann Pfefferkorn教授，在我國內蒙古境內賀蘭山西北角的烏達煤田，發現了一座距今約3億年前、面積約20平方公里的“植物龐貝城”，并在全世界首次繪制出這片遠古森林的實際尺寸復原圖。這一發現在世界范圍引起了極大震動，這一最新科研成果將刊登在近期出版的世界頂級期刊《美國科學學院院報》上。
距今2.98億年前，一片遠古森林瞬間被埋火山灰下
王軍與這個“植物龐貝城”的緣分早在1999年就開始了。“當時我還在攻讀博士后學位，我的老師從烏達煤田帶回了一塊保存異常完好的瓢葉目植物化石。之后幾年，我和我的團隊相繼從這一地區發現了許多珍貴的植物化石，卻一直沒有意識到那里曾經遭遇過火山噴發。”王軍昨天接受采訪時對采訪人員說。
直到2003年，王軍和同伴偶然在烏達煤礦的一處煤山側面，發現了直立的植物莖干化石。“這是非常驚人的發現，在同一區域同時發現完整的植物枝葉和莖干化石，表明這里很可能遭遇過一場災難性的火山噴發，這些原始樹木保持著直立姿態，在火山灰重力作用下瞬間被埋藏。”王軍說， “第一次發現的直立莖干植物化石有10多棵，在一片煤山的坡面上，間隔3到5米就有一棵，但高度只有60多厘米，形態也有些扭曲，應該是植物在埋藏過程中樹干受到了擠壓。”
經科學分析，這一區域內火山灰的“年齡”接近2.98億年，而當年的這次火山噴發規模非常巨大，火山灰一直上揚到高空的幾十公里開外，將這片繁茂的遠古森林深深地埋藏到地下，直到3億年后，人們在開采煤礦的過程中，“植物龐貝城”才漸漸展露真顏。
遠古森林中最高的石松有30米，進化到現代只有1米高
王軍等科學家發現的這片“植物龐貝城”，保存面積約20平方公里，雖然近幾十年間國外一些地區也曾發現過類似的被火山灰掩埋的植物化石群，但如此大規模被原地埋藏還是第一次。在王軍向采訪人員展示的大量化石照片中，幾十種植物的葉片、樹干，經絡分明、栩栩如生，依然呈現著它們在3億年前的生活樣貌。
據介紹，這片原始森林中，共有6大植物類群，分別是石松類、有節類、瓢葉類、蕨類、原始松柏類、蘇鐵類，而瓢葉類植物占據了森林的“統治”地位。森林中的樹木普遍高度1米至1.2米，直徑最粗的也就1米左右，最高的植物是石松，有二三十米高，而這一樹種進化到現代只有大約1米高了。
這次發現的“植物龐貝城”所處環境，正是地球氣候從冰室向溫室過渡的時期，與地球目前所處的氣候環境具有非常強烈的對比意義。而植物化石的變化往往是一段時期內地球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”，對探究現代植被跟隨氣候變換的趨勢也具有重要的參考價值。
在全球首次繪制出遠古森林的實際尺寸復原圖
在中小學教科書和全世界各地的不少科普場館，人們經常會看到一些原始森林的復原圖片。但大家不知道，這些圖片都只是概念性復原，存在著巨大的時間和空間誤差。“比如，有些明明不是同一時期存在的遠古植物，卻出現在同一張模擬圖片上，還有一些植物形態與真實的還原有很大差距。”
經過對烏達煤礦“植物龐貝城”中眾多植物化石形態和位置的三維復原，王軍和同伴一起在全世界首次繪制出了一張遠古森林的實際尺寸復原圖。“這張圖片還原了1100多平方米的森林原貌，精確到每棵樹的間隔距離都沒有絲毫誤差。”王軍說，“復原遠古森林主要依賴于化石群落的保存狀況， ‘植物龐貝城’中的大量化石都保存得異常完整，幫助我們實現了世界上迄今為止對地史時期陸地景觀最大面積的植被實景復原。”
當然，如此龐大的“植物龐貝城”依然留有許多未解之謎。“例如，我們首次發現科達（裸子植物）和封印木（孢子植物）這兩種植物，在同一生態環境竟然不能共存；還發現了一種已經滅絕的孢子植物——瓢葉類擬齒葉的完整樹冠標本。”王軍說，這些謎團在今后的研究中將一一解開。
【3億年前的“植物龐貝城”】
南京日報采訪人員張璐本報通訊員陳孝政