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中国发现的3.65亿年前奇异化石揭露亚洲已知最古老的森林

收藏 打印 发给朋友 来源: 化石网 网站编辑:化石猎人
热度56票 浏览93次 时间:2019年8月25日 09:43
如插图所示,新杭森林中的矮小树种可能生活在邻近海岸的沼泽环境之中。 IMAGE BY DEMING WANG

如插图所示,新杭森林中的矮小树种可能生活在邻近海岸的沼泽环境之中。 IMAGE BY DEMING WANG

新杭镇发现的古代森林的特色在于其中的树,它们像竹竿一样笔直往上长,茎部缀着狭窄叶片。 一旦成熟,树顶就会分裂成带有下垂枝条的树冠,每一枝条都挂着装满孢子的圆锥。

新杭镇发现的古代森林的特色在于其中的树,它们像竹竿一样笔直往上长,茎部缀着狭窄叶片。 一旦成熟,树顶就会分裂成带有下垂枝条的树冠,每一枝条都挂着装满孢子的圆锥。 IMAGE BY DEMING WANG

照片中的化石可看见新杭树分岔的根,这样的根系在当时相当先进。 这种根的稍晚版本让更高大的石炭纪树木能够在多沼泽的环境生长茁壮。 PHOTOGRAPH BY DE

照片中的化石可看见新杭树分岔的根,这样的根系在当时相当先进。 这种根的稍晚版本让更高大的石炭纪树木能够在多沼泽的环境生长茁壮。 PHOTOGRAPH BY DEMING WANG

(化石网报道)据美国国家地理(撰文:MAYA WEI-HAAS 编译:石颐珊):这种细长的树长着惊人复杂的根系──为今日人类持续开采的煤矿层之形成备好了舞台。

一开始,那些从黏土矿坑墙上悄悄伸出的细瘦杆子看起来并不起眼。 但是随着愈来愈多细长的化石现身,古植物学家王德明和秦敏很快就明了他们身处古代森林之中。

中国安徽省新杭镇附近发现的这些树干年代可追溯至约3亿6500万年前,覆盖面积至少达25公顷,大约等于35个足球场的大小。 意思是,它们代表着亚洲目前所发现最古老的森林,研究人员将结果发表于8月初的《当代生物学》(Current Biology)。

这些史前树木的长相和为当代世界提供荫蔽的那些木质而多枝干的植物不一样,它们长得像简单笔直的棍子。 然而它们的根系却有着令人惊艳的先进多样性,成为石炭纪沼泽丛林的先驱,人类今日焚烧的煤炭大部分都是后者的残骸。

「就是它燃起了工业革命,」克里斯多福. 贝瑞(Christopher Berry)说道,他是一名专精于森林生长的古植物学家,并未参与这项研究。 「这是我们现在的文明基础;这些首见于这座森林的小小(根系)结构。 」

跟踪古老的根茎

秦敏和王德明在2016年前往剑川(音译)黏土矿场进行例行访查时找到新杭森林的第一批化石,当时他们正在搜索矿坑墙面,寻找过往生物的痕迹。 他们在搜寻之中找到愈来愈多植物茎,其中许多以栩栩如生的状态保存下来。

这些古代植物属于石松门(lycopsids),石松植物大多像竹竿一样笔直往上长。 这种新杭古树起初是缀着狭窄叶片的单株茎,一旦植茎成熟,就会分裂成带有下垂枝条的树冠,每一条枝条都装饰着装满孢子的圆锥体。

这片慵懒森林生长的切确环境目前未知,为了查出更多线索,必须对沈积物进行更多分析,贝芮说道。 不过这些树可能生长在过去经常被洪水淹没的海岸沼泽之中。

某一场洪水可能带来大量沈积物,迅速将树群掩埋。 虽然终究有更多树苗生根,洪水很快地又再次将它们掩埋。 有些树干腐烂之后灌满沈积物而铸成树干模型,其他部分,例如树根,则矿化为黑色的化石,现在看来和周遭浅色的岩石形成鲜明对比。

这些事件给了「我们一本关于当时世界的『历史课本』,」现职临沂大学的秦敏在电子邮件中写道。

虽然森林幅员辽阔,这些树以当代标准看来却可能相对矮短。 研究团队根据树干的厚度估算出这些树的高度大部分都低于3公尺。

估算的难处在于许多细长的树干都在化石化的过程中断裂,所以很难知道它们究竟有多高。 保守估计可能在1.5公尺到1.8公尺之间,派翠西亚. 甘索尔(Patricia Gensel)说道,他来自北卡罗莱纳大学教堂山分校(University of North Carolina at Chapel Hill),专门研究4.16亿至3.59亿年前的泥盆纪植物。

「这座森林有可能只和我们一样高,」他说。

树木史上的创举

新杭森林处于树木史上的变革时期,当时的树木正在迅速发展能在各种环境茁壮的新方法。 泥盆纪早期的植物群大致上蔓生在地面上。 如果你能返回大约4.16亿年前,「你会耸立于所有植物之上漫步,」怀俄明大学(University of Wyoming)的古植物学家艾伦. 库拉诺(Ellen Currano)说道。

「森林的演化,」他说,「是地球史上真正具有变革意义的事件之一。 」

在整个泥盆纪的时间里,植物纷纷找到长得更高大的方法,它们发展出能让水分沿着茎上下运输的方法,长出更宽的叶子以行光合作用,发展出能支撑树干的结构,诸如此类。 它们开始朝向天空伸展地更高,并且集结成树林。 目前发现最古老的一座这类森林是座落于美国纽约州北部卡兹奇山脉(Catskill Mountains),3.85亿年前的吉尔博亚化石森林(Gilboa Fossil Forest)。

然而,为了长得更高,树木也需要更好的扎根方法,这就是为何学者们对于新杭树的惊人先进根系感到如此兴奋。

挪威的斯瓦巴群岛(Svalbard)也有一处类似的石松树林,此地只比新杭树林早了2000万年,且那些树的基底是周围连着小根的球根,贝瑞如此说道,他在一项由国家地理赞助的计划中研究这些树。 相较之下,新杭树在数百万年后主掌沼泽的巨型亲戚则通常长着根座(stigmarian root),这种根会分裂为数支围绕着细小支根的分支。

最新的这项发现是如此古老的根座目前发现过最完整的证据。 这样的分支结构为早期树木提供了强力支持,最终让它们得以长到新高度。

「它将改写石松植物的演化史,」甘索尔说。

煤炭的古老根源

这些类型的分支根系也带有孔洞,有助于让氧气抵达植物的低处末端,让它们能在积水的沼泽中生长茁壮。 这对未来的世界人类人口而言是一个转折点,贝瑞说道。

沼泽森林的巨量分支呈爆炸性成长,吸入古老大气中的二氧化碳,将其存放在树木体内。 当这些树丛中有树木死亡,残骸会堆积在潮湿的沼泽地面,而腐败的过程会因氧气稀缺而减缓。 最后,这套含碳量丰富的系统转化为今日世界各地开采的丰厚煤矿层。

现代人类经由燃烧煤矿而将古代的碳排放回大气层,使得二氧化碳浓度达到现代人出现在地球以来从未见过的高度。

而且由于滥伐当代森林并在地表铺上水泥与柏油,甘索尔说,「我们正在二氧化碳浓度以史前无例的高速攀升的同时切断能吸收二氧化碳的资源。 」

这些都强调出我们有多么仰赖植物来维持大气平衡,他说:「没有植物的话,我们真的会因为地球升温而陷入困境。 」
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