內(nèi)蒙古烏達煤田的“植物龐貝城” _植物

內(nèi)蒙古烏達煤田的“植物龐貝城”
大約3億年前，內(nèi)蒙古烏達大地上生長著一片生機盎然的原始森林，那里長滿了各種植物。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(fā)了。這是一座“暴脾氣”的火山，持續(xù)噴發(fā)了兩天，厚厚的火山灰飄到了這片森林里，所有的樹木瞬間被“封”住了。這一切，和1713年考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)的意大利“龐貝城”極其相似。中科院南京地質(zhì)古生物所王軍博士在烏達煤田發(fā)現(xiàn)的這座“植物龐貝城”里，不僅發(fā)現(xiàn)了新的植物品種，對探測現(xiàn)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(xué)院院報》上。陳孝政朱姝
這是一座什么樣的“龐貝城”？
一場災(zāi)難性的火山爆發(fā)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(fā)了。瞬息之間，火山噴出的灼熱的巖漿遮天蔽日，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，空氣中彌漫著令人窒息的硫磺味。很快，厚厚的熔巖和火山灰毫不留情的將龐貝從地球上“抹”掉了。但當(dāng)考古學(xué)家找到它的時候，城中的一切都可以“完美”呈現(xiàn) 。
通常歷史上的東西，都是通過沖刷、搬運，再沉積，最后直至被發(fā)現(xiàn)的。龐貝城保留得之所以那么完整，靠的就是火山。而內(nèi)蒙古烏達煤田發(fā)現(xiàn)的這座“植物龐貝城”也是經(jīng)歷了同樣的命運，一場災(zāi)難性的大火山爆發(fā)讓原始森林瞬間“封存” 。“不可否認，火山爆發(fā)的確是災(zāi)難，但是它卻可以特定保存下景觀、生態(tài)，對古生物學(xué)來講是很難得的。”王軍告訴采訪人員，通常生活狀態(tài)下的植被，大部分因為風(fēng)吹雨淋自然死亡，被空氣氧化并最終消失。剩下的一小部分因為種種“機緣巧合”與空氣隔絕，經(jīng)過沖刷搬運埋藏，形成了化石。“打個比方，我們紫金山那么多樹，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(xiàn)在那么多樹，若干年之后是無法保存下來的。”
3億年前到底發(fā)生了什么？
【內(nèi)蒙古烏達煤田的“植物龐貝城”】持續(xù)噴發(fā)兩天，火山灰埋住植物形成了現(xiàn)在的煤田
“我之所以會想到去內(nèi)蒙古烏達煤田，是受到我在讀博時導(dǎo)師的影響。”王軍的博士生導(dǎo)師曾經(jīng)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(dǎo)師一行三人又去了烏達煤田，想要找到更多好的化石。“那里的化石又多又好，但那個時候并沒有意識到是因為火山造成的。”就這樣，他們每年都去當(dāng)?shù)夭杉?。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(yīng)該是火山爆發(fā)造成的：“因為煤田的煤被挖開來了，我第一次在那里找到了植物直立莖干的化石，而且每隔3—5米就能發(fā)現(xiàn)一個，在莖干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(dāng)時到底發(fā)生了什么，讓“植物龐貝城”迅速出現(xiàn)呢？那是一場災(zāi)難性的大火山，當(dāng)時的火山比美國黃石國家公園的規(guī)模還要大，到處都是灰蒙蒙的一片，火山的噴發(fā)柱火山灰一直上揚到高空幾十公里開外，并持續(xù)噴發(fā)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。”
王軍向采訪人員展示了挖掘現(xiàn)場的照片，化石是在兩層中間，可以清晰地辨認出植物莖干的印記，“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并被炭化，因此形成了現(xiàn)在的煤田，據(jù)悉，我國華北地區(qū)大量的煤都要“歸功”于這個“植物龐貝城” 。
科學(xué)家們有什么新發(fā)現(xiàn)？
高等植物被低等植物“趕盡殺絕”，顛覆“進化論”
十多年來，研究人員先后對森林面貌進行了三維重建，“植物龐貝城”的“模樣”漸漸展現(xiàn)在大家的面前：位于賀蘭山西北角，保存面積大約20平方公里。大約3億年前，當(dāng)時地球正處于冰室向溫室過渡時期，氣候越來越暖，石松類、有節(jié)類、瓢葉類、蕨類、原始松柏類、蘇鐵類等六大植物群生活在這里。蕨類植物構(gòu)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(gòu)成；底層植被包括有節(jié)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。最粗的樹干直徑能達到1米左右，但是大部分的樹木直徑只有碗口那么大。”
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(yīng)環(huán)境的變化。但是在“植物龐貝城”中，卻有了一個“顛覆性”的發(fā)現(xiàn)，那就是在有些地區(qū)，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(fā)現(xiàn)了一種已經(jīng)滅絕的孢子植物瓢葉類擬齒葉的完整標(biāo)本。“從外觀上看，長得和我們現(xiàn)在常見的棕櫚樹差不多，但它早已滅絕，此前古植物學(xué)家并不了解。”
（編者注：裸子植物是原始的種子植物，其發(fā)展歷史悠久。最初的裸子植物出現(xiàn)在古生代，在中生代至新生代它們是遍布各大陸的主要植物。現(xiàn)代生存的裸子植物有不少種類出現(xiàn)于第三紀，后又經(jīng)過冰川時期而保留下來，并繁衍至今的。孢子植物是指能產(chǎn)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(xiàn)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(yōu)越性主要表現(xiàn)在用種子繁殖上。）
這些新發(fā)現(xiàn)有什么意義？
“解密”植物化石將有助于揭開全球變暖之謎
王軍和他的研究團隊根據(jù)三維復(fù)原圖，制作了一張遠古森林的實際復(fù)原圖，這也是世界上迄今為止唯一一張。“植物復(fù)原圖我們在博物館、參考書里見到很多，但這樣的復(fù)原是概念性復(fù)原，存在著巨大的時間和空間誤差。但是我們的復(fù)原圖都是一棵樹一棵樹比對上去的，幾乎沒有誤差。”
當(dāng)然，光制作出實際復(fù)原圖還遠遠不夠，王軍和他的研究團隊還有一項重要任務(wù)：探測現(xiàn)代植被隨氣候變換的趨勢。現(xiàn)在地球正步入溫室效應(yīng)中，在這樣的氣候背景下，植物們該如何適應(yīng)？會不會有植物出現(xiàn)滅絕？“舉個例子來說，假如地球現(xiàn)在是冰期，將要進入溫室。很多北半球生長的植物或者是農(nóng)作物就可能適應(yīng)不了，我們該如何提前做好準備。”現(xiàn)在全球有10多個國家、30多個科學(xué)院一起參與研究。“應(yīng)該說，‘植物龐貝城’所屬的氣候環(huán)境和現(xiàn)在很類似。植物化石的變化，往往是這一時期環(huán)境及氣候變化的最好證據(jù)，因此，對這些化石證據(jù)進行‘解密’將有助于揭開全球變暖之謎，對探究現(xiàn)代植被隨氣候變換的趨勢也具有重要的參考價值。”王軍說。

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