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古生物学家发现"植物庞贝城" 成功"复活"远古森林

http://msn.finance.sina.com.cn 2012-02-21 08:11 来源: 中国经济网

  

  2.98亿年前,内蒙古乌达被茂密的森林覆盖。这里气候温暖湿润,树木高低错落,最高大的有30多米高,最小的还不及人的脚踝。这些古老的植物,丰富而复杂,有的都叫不出具体的名字,但大家都很滋润地生活着……不过,一场巨大的火山喷发,让乌达的整片森林瞬间埋入地下,原封不动地保存了它们在火山喷发瞬间的样子。

  2003年,中科院南京地质古生物研究所研究员王军来到这里,发现了这个地下“植物庞贝城”。通过多年研究,王军的团队揭开了乌达地下植物庞贝城的整体风貌,并将2.98亿年前的森林“复活”。近日,王军的研究成果将发表在《美国科学院院报》上。

   发现

  每隔三五米就有一个直立树干

  电影《庞贝古城,最后一天》再现了公元79年8月24日那天,维苏威火山喷发后庞贝古城居民们惊恐、慌乱的逃生状况。考古学家发现庞贝古城时,看到的都是瞬间凝固的场景:建筑、生活用品完整地保留着,人们有的趴在地上一脸恐惧,有的缩在墙角,还有孩子被妈妈抱在怀里……

  “植物界也有一个庞贝古城,我们在内蒙古的乌达找到了。”1999年,王军的老师吴秀元带来了一块植物化石标本。“那块化石特别完整,是在内蒙古乌达找到的。我高兴坏了,和伙伴们立即动身寻找。”很快,王军找到了很多完整的标本。“1999年到2003年,每年我都去乌达一个月左右,这些年找到的化石都堆不下了。”2003年,王军敏感地发现,一般化石中的植物都是躺着的,但是,乌达的化石是“站着”的。“很密集,每隔三五米就有一棵直立的植物树干。我们开始怀疑,这里很可能像庞贝古城一样瞬间被埋入地下,凝固起来。”

  为找植物庞贝城掀了整个山顶

  乌达的“植物庞贝城”位于贺兰山西北角,保存面积大约20平方公里。“我们的考古一共做了1100多平方米。”

  这个植物庞贝城在山腰,共有66厘米厚的火山灰。火山灰的上面是煤,下面还是煤。为揭开“植物庞贝城”的真实面貌,他们借来了大型机械,把压在火山灰上的泥土、石头等一一掀掉。当山顶全部揭掉,露出化石层,王军和他的团队成员们小心地把化石标本敲打出来。每敲出一块,是什么种类的植物,具体方位在哪里等等,都要做好标记。

  如今,王军的研究团队有来自10多个国家的30多位科学家们共同解读整个植物庞贝城的信息。“这种情况全世界也不多见。”王军打开电脑,展示着发现的化石,有的化石是树干片段,有的是叶子片段……

   揭秘

  2.98亿年前的植物也会“打架”

  孢子植物封印木和裸子植物科达从不混生,有你就没我

  2.98亿年前,整个华北地区是浸在汪洋中的一个大岛屿,而内蒙古的乌达在赤道以南,属于热带雨林气候。

  森林里,除了开花植物,裸子植物和孢子植物都有了,且大量繁殖。高大的树木有10层楼高,多是原始松柏类或是石松类,它们的直径有一米左右;占据中层的树木是蕨类植物,它们高度一般在10米左右;而底端的是有节类植物槭叶和星叶等等;还有像爬山虎一样不断攀岩的蝎羊齿类,它们专门依附在其他植物上。别看这些植物高高低低,自由地搭配着,但暗地里也在“较劲”。按王军的话说,关系复杂着呐,不比现代森林简单。

  王军说,这个植物庞贝城一共发现6大类植物类群:石松类、有节类、瓢叶类、蕨类、原始松柏类、苏铁类。“2.98亿年前的苏铁类植物长得和现在人们看到的铁树很像,但是果子和器物不一样;而瓢叶类植物中有一种和现代的棕榈树外观很像,但它们完全不是一个类别的,很奇怪……”王军说,经过漫长的演变,原本高个子的石松类植物现在变成了矮个子,有的小草就是远古石松类的后代;原本个子比较高的蕨类植物,现在也较矮小。

  最让王军感到兴奋的是,通过场景还原,他们发现了植物也有打架现象,甚至厮杀得你死我活。“过去我们认为,孢子植物封印木和裸子植物科达共生,但这个观点要纠正了,因为,我们发现,这两种植物根本就是有你就没有我,从不混生的,常常是封印木把科达赶跑了。”封印木长相奇特,它往往直耸向上,树冠像倒立的扫帚,而科达则稍微矮一些,它的树冠像伞一样高出其它树木一截。

   博物馆教科书里的复原图都错了

  那些复原图都只是概念性的复原,现在看来误差很大

  “这个植物庞贝城是在当时的成煤沼泽森林里的。当时,这些树有的还在变成煤,它们的叶子落下来,树干倒下来,很快被覆盖,与空气隔绝渐变成了煤。”王军说,2.98亿年前的一场巨大火山喷发,改变了这片森林的命运。

  那是一场灾难性的大喷发,当时的火山比美国黄石国家公园的规模还要大,到处都是灰蒙蒙的一片,火山灰一直上扬到高空几十公里开外。这些火山灰让森林瞬间消失,状态凝固。“森林的树原本是站着的,但是被火山灰打落以后,树干还直立着,但也有的瞬间倒下。我们看到的化石,有的是直立的,也有躺着的。”根据发现时候的场景,王军把2.98亿年前的乌达森林进行了实际复原,这也是世界上迄今为止唯一一张实际复原图。王军说,现在人们看到的博物馆里的远古时期森林复原图,包括教科书里的复原图,那都是错的。为何?那些复原图都只能说是概念性的复原。这种概念性复原不论从时间上还是空间上来讲都存在很大的误差。从空间上来讲,地球从来没有存在过那么一种构想的环境,尽管概念上是有,但实际上并不是那么回事,存在很大的误差。

   现代的煤是由哪种植物变来的?

  是一种长得特别像棕榈树的瓢叶类植物

  煤是现代的主要能源,但煤是哪种植物变来的?大家都不是很清楚。

  “是一种长得特别像棕榈树的植物变的。这种植物叫瓢叶类植物,叶子长得像一个个瓢子,很有意思。”王军说,瓢叶类植物是怎么回事,这将是未来他们的研究方向之一。

  而乌达植物庞贝城的研究还有一个意义:揭示了华夏植物群生态环境的特殊性。

  早在上世纪70年代,我国的古生物学家们提出了华夏植物群的概念,为了和欧美植物群相区别。

  但近些年,欧美越来越多的科学家到中国科考,他们发现,大家都差不多在一个气候环境下,种类也差不多,于是提出应该都归结为欧美植物群。“我始终不这么认为,中国植物群和欧美植物群有很大的差异,就它们各自的生活环境而言就不一样,比如瓢叶类,在中国可能是喜欢潮湿的,生活在水边,变成了煤;而在欧美,瓢叶类植物却是生活在山顶,它们很少成为煤。”

  除了复原2.98亿年前的森林,王军说,他们的终极目标是研究植物是如何随着气候的变化而变化的。

  “2.98亿年前的气候状况和现在很相似,都是地球正在一步步进入温室效应中。在当时,有的植物就灭绝了,有的发生了迁移。”王军说,通过研究探讨植物是如何适应气候的,对将来农业生产有很大的参考意义。(胡玉梅 陈孝正)

  (责任编辑:袁志丽)

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