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隨“植物龐貝城”穿越3億年

植物


隨“植物龐貝城”穿越3億年

“植物龐貝城”復原圖
“轟……”一聲巨響讓賀蘭山西北角這片正孕育成煤的沼澤森林不復往日的靜謐 。風塵仆仆的巨量火山灰隨后席卷而至 。原本鮮活的熱帶—亞熱帶植物群落，永遠被定格在了這一刻 。
重見天日時，它們已成化石，只用古生物學家才聽得懂的語言，講述著2.98億年前的故事 。
中科院南京地質古生物所“晚古生代創新團隊”骨干成員王軍等人，通過對位于內蒙古烏達煤田的這片“植物龐貝城”進行研究，完成了國際上第一幅大面積遠古森林實際復原圖 。該成果已于2月21日在線發表于美國《國家科學院院刊》（PNAS） 。
3億年的等待
因火山噴發而一夜覆沒的最知名遺跡，非意大利龐貝城莫屬 ?？脊艑W家通過埋藏學復原研究，再現了城中被埋葬的人、動物、家具、建筑物等生活場景，成就了一座天然歷史博物館 。龐貝古城也因此揚名世界 。
類似于龐貝城的遭遇，2.98億年前，約1米厚的火山灰（現已被壓縮為66公分厚的火山凝灰巖）覆蓋了這片約20平方公里的成煤沼澤森林 。
發現這片“植物龐貝城”的故事，還要從上世紀90年代末說起 。王軍當時在南京地質古生物所做博士后，他的導師吳秀元拿出十多年前在賀蘭山采集到的一塊瓢葉類植物的褐鐵礦化標本，供他研究 。這塊直徑約2公分的化石，激發了王軍對瓢葉類植物化石的興趣 。尋找更多、更完整的化石也由此成為他的目標 。
2002～2003年間，王軍與合作者、美國賓夕法尼亞大學教授Hermann Pfefferkorn在烏達礦區紅旗煤礦附近發現，出露著的橫向上幾十米含化石層內，“站”著許多直立的樹木莖干化石，“下面就是一層煤” 。
“這意味著這些化石沒被"搬運"過！”王軍至今還能感受到當時的興奮勁兒 。站立保存的植物化石表明，這片土地就是它們曾經生長的原地，這是古植物實際復原的必要條件 。
經過切片分析，王軍與Pfefferkorn認識到，保存化石的巖層屬于典型的火山凝灰巖 。
“像拿奧運冠軍一樣”
王軍告訴《中國科學報》采訪人員 ， 他在這里找到了見過保存最完美的化石標本：“將近兩噸重 ， 巖石表面的樹冠部分近一人大小，外形很像棕櫚樹 ， 不僅樹冠完整 ， 葉子和果穗全都在上面 ?！?br /> 這個標本展現在眼前時，王軍說他“呆了，心里跟拿到奧運會冠軍一樣激動” 。簡單量了尺寸后 ， 終于知道該說啥了，他向四周同事高喊著：“快過來，快過來，快過來！”
然而，也是在這里，王軍經歷了人生最遺憾的時刻 ?！爱敃r有一個聯合齒葉樹的完美標本，五六米長的樹干都看到了 ?！逼炔患按耐踯娨环昼娨膊辉傅攘?，他找了技術不熟練的工人操作挖掘機 。結果，一刀下去，標本七零八落 。
王軍把化石“尸體”盡可能多地搬回了辦公室 ， 零零散散擺放得到處都是 。“只是為了提醒自己，別再做這樣的傻事 。”
3D式精確“復活”
中國科學院院士周志炎對《中國科學報》采訪人員表示，此次復原圖最大的突破，在于精確的“實際復原” 。
“古生物博物館、教科書中展現的，基本都是"概念復原圖" ， 同一張圖上的植物可能存在時間錯位 ?！敝苤狙捉榻B，“而且植物群標本還存在埋藏的問題 。這就存在時空誤差 ?！?br /> 周志炎認為，無論從工程量還是從精確度來說，王軍等人的工作在國際上都沒有先例 。他們發表的是對1100多平方米的遠古森林的實際復原研究 。成果中不僅成功繪制了其中兩個地點共約700平方米的實際復原圖，每棵樹的空間分布、相互間隔都得到了精確表達 ， 并且首次發現了整個植物群落的生態梯度 。
此外，王軍反復強調，森林的高層植被由裸子植物科達和孢子植物封印木構成 ， 并且兩者在沼澤森林南北割據的態勢，以及瓢葉類植物在某些區域占統治地位的情形，只有當前這樣大面積實際復原研究才能夠識別出來 。而進化水平參差不齊的各類植物在環境里和諧共生，其生態系統的復雜程度與現代植被幾乎相同 。其學術價值，在于為生物進化理論提供了更豐富的生態學信息 。
由于該植物群所處的晚古生代正是地球環境由“冰室”向“溫室”的過渡時期，王軍表示 ， 這項研究對探測植被隨氣候而變換的趨勢、觀察氣候變化條件下植被的適應過程，以及對農業生態都有重要參考價值 。
【隨“植物龐貝城”穿越3億年】
科學時報 張楠