植物庞贝城 3亿年前火山爆发瞬间封存(组图)

2012年02月22日 08:09   来源:扬子晚报   
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星叶化石

瓢叶类拟齿叶化石

楔叶化石

栉羊齿化石

瓢叶类拟齿叶化石被复原出植物原形。

3亿年前的原始森林被神奇“复原”。(王军供图)

  大约3亿年前,内蒙古乌达大地上生长着一片生机盎然的原始森林,那里长满了各种植物。原本大家都“安静”地生活着,但是几十公里外的火山突然喷发了。这是一座“暴脾气”的火山,持续喷发了两天,厚厚的火山灰飘到了这片森林里,所有的树木瞬间被“封”住了。这一切,和1713年考古学家发现的意大利“庞贝城”极其相似。中科院南京地质古生物所王军博士在乌达煤田发现的这座“植物庞贝城”里,不仅发现了新的植物品种,对探测现代植被随气候变换的趋势也有重要参考价值。这项研究,被刊登在最新出版的《美国科学院院报》上。 陈孝政 朱姝

  这是一座什么样的“庞贝城”?

  一场灾难性的火山爆发将原始森林瞬间“封存”

  著名的意大利“庞贝城之谜”知者甚多。在公元79年8月24日,维苏威火山突然爆发了。瞬息之间,火山喷出的灼热的岩浆遮天蔽日,四处飞溅,浓浓的黑烟,夹杂着滚烫的火山灰,铺天盖地降落到庞贝城,空气中弥漫着令人窒息的硫磺味。很快,厚厚的熔岩和火山灰毫不留情的将庞贝从地球上“抹”掉了。但当考古学家找到它的时候,城中的一切都可以“完美”呈现。

  通常历史上的东西,都是通过冲刷、搬运,再沉积,最后直至被发现的。庞贝城保留得之所以那么完整,靠的就是火山。而内蒙古乌达煤田发现的这座“植物庞贝城”也是经历了同样的命运,一场灾难性的大火山爆发让原始森林瞬间“封存”。“不可否认,火山爆发的确是灾难,但是它却可以特定保存下景观、生态,对古生物学来讲是很难得的。”王军告诉记者,通常生活状态下的植被,大部分因为风吹雨淋自然死亡,被空气氧化并最终消失。剩下的一小部分因为种种“机缘巧合”与空气隔绝,经过冲刷搬运埋藏,形成了化石。“打个比方,我们紫金山那么多树,如果叶子能留在玄武湖底,被淤泥掩埋才能保存,否则别看紫金山上现在那么多树,若干年之后是无法保存下来的。”

  3亿年前到底发生了什么?

  持续喷发两天,火山灰埋住植物形成了现在的煤田

  “我之所以会想到去内蒙古乌达煤田,是受到我在读博时导师的影响。”王军的博士生导师曾经在乌达煤田考察时,吃饭期间无意中找到了一块保存精美的植物化石。1993年,王军和导师一行三人又去了乌达煤田,想要找到更多好的化石。“那里的化石又多又好,但那个时候并没有意识到是因为火山造成的。”就这样,他们每年都去当地采集化石。直到2003年,王军和美国一个专家又去了乌达,这次才意识到应该是火山爆发造成的:“因为煤田的煤被挖开来了,我第一次在那里找到了植物直立茎干的化石,而且每隔3—5米就能发现一个,在茎干化石的周围散落着很多枝叶化石,我们很容易就能辨别出植物的种类。”

  当时到底发生了什么,让“植物庞贝城”迅速出现呢?那是一场灾难性的大火山,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,火山的喷发柱火山灰一直上扬到高空几十公里开外,并持续喷发了2天。“我们通过测定火山灰的年代来判断植物的年龄,距今约3亿年。”

  王军向记者展示了挖掘现场的照片,化石是在两层中间,可以清晰地辨认出植物茎干的印记,“普通的植物化石根本达不到这样的条件,非常难得。”此外,因为大量的植物被火山灰掩埋并被炭化,因此形成了现在的煤田,据悉,我国华北地区大量的煤都要“归功”于这个“植物庞贝城”。

  科学家们有什么新发现?

  高等植物被低等植物“赶尽杀绝”,颠覆“进化论”

  十多年来,研究人员先后对森林面貌进行了三维重建,“植物庞贝城”的“模样”渐渐展现在大家的面前:位于贺兰山西北角,保存面积大约20平方公里。大约3亿年前,当时地球正处于冰室向温室过渡时期,气候越来越暖,石松类、有节类、瓢叶类、蕨类、原始松柏类、苏铁类等六大植物群生活在这里。蕨类植物构成了森林的主体,高层植被由原始松柏类科达或石松植物封印木构成;底层植被包括有节类植物楔叶和星叶等。“最高的树木是石松类,最高能长到30米。最粗的树干直径能达到1米左右,但是大部分的树木直径只有碗口那么大。”

  按照达尔文的进化论,更高等的生物总会比低等生物更能适应环境的变化。但是在“植物庞贝城”中,却有了一个“颠覆性”的发现,那就是在有些地区,高等的裸子植物居然被低等的孢子植物“赶尽杀绝”了。更令人惊奇的是,科研人员甚至发现了一种已经灭绝的孢子植物瓢叶类拟齿叶的完整标本。“从外观上看,长得和我们现在常见的棕榈树差不多,但它早已灭绝,此前古植物学家并不了解。”

  (编者注:裸子植物是原始的种子植物,其发展历史悠久。最初的裸子植物出现在古生代,在中生代至新生代它们是遍布各大陆的主要植物。现代生存的裸子植物有不少种类出现于第三纪,后又经过冰川时期而保留下来,并繁衍至今的。孢子植物是指能产生孢子的植物总称,主要包括藻类植物、菌类植物、地衣植物、苔藓植物和蕨类植物五类。孢子植物一般喜欢在阴暗潮湿的地方生长。裸子植物是地球上最早用种子进行有性繁殖的,在此之前出现的藻类和蕨类则都是以孢子进行有性生殖的。裸子植物的优越性主要表现在用种子繁殖上。)

  这些新发现有什么意义?

  “解密”植物化石将有助于揭开全球变暖之谜

  王军和他的研究团队根据三维复原图,制作了一张远古森林的实际复原图,这也是世界上迄今为止唯一一张。“植物复原图我们在博物馆、参考书里见到很多,但这样的复原是概念性复原,存在着巨大的时间和空间误差。但是我们的复原图都是一棵树一棵树比对上去的,几乎没有误差。”

  当然,光制作出实际复原图还远远不够,王军和他的研究团队还有一项重要任务:探测现代植被随气候变换的趋势。现在地球正步入温室效应中,在这样的气候背景下,植物们该如何适应?会不会有植物出现灭绝?“举个例子来说,假如地球现在是冰期,将要进入温室。很多北半球生长的植物或者是农作物就可能适应不了,我们该如何提前做好准备。”现在全球有10多个国家、30多个科学院一起参与研究。“应该说,‘植物庞贝城’所属的气候环境和现在很类似。植物化石的变化,往往是这一时期环境及气候变化的最好证据,因此,对这些化石证据进行‘解密’将有助于揭开全球变暖之谜,对探究现代植被随气候变换的趋势也具有重要的参考价值。”王军说。

(责任编辑:木木苏)

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