新疆的草原下有片3.7億歲的森林
2020-06-11 10:46:22
中國“最古老”的森林在哪里？打開地圖，望著全國的名山大川，這個(gè)問題著實(shí)讓人難以回答。
但是，在茫茫戈壁的新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北角，有一個(gè)不起眼的小縣城和布克賽爾蒙古自治縣，這里碧草千里、水美天藍(lán)，誰也想不到這片草原之下竟然埋藏著3.71億年前的古老森林。
近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)起源與早期演化研究團(tuán)隊(duì)的徐洪河研究員與香港大學(xué)鄭大燃博士等合作，對(duì)新疆塔城西準(zhǔn)噶爾地區(qū)中—晚泥盆世數(shù)條陸相剖面進(jìn)行了詳細(xì)的古生物學(xué)和同位素年代學(xué)研究，取得了該區(qū)域古環(huán)境變化的新認(rèn)識(shí)。相關(guān)成果在線發(fā)表于國際地學(xué)期刊《三古》上。
越來越多粗大的植物化石現(xiàn)身
新疆塔城地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的植物化石已不是什么新聞。早在2015年，徐洪河團(tuán)隊(duì)就在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)了直徑70厘米的植物莖干化石。
“3.5億年前，地球處于泥盆紀(jì)，塔城地區(qū)曾是由一系列火山島弧都構(gòu)成，這些火山島弧都分布在古赤道北部，熱帶地區(qū)的淺海之中，這里氣候炎熱而濕潤，島嶼上植被茂盛，孕育了我國最古老的森林。”徐洪河告訴記者。
一開始，那些植物化石看起來并不起眼， 但是隨著越來越多粗大的植物化石現(xiàn)身，徐洪河很快就明白這或許是一片遠(yuǎn)古時(shí)期的森林。
于是，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)西準(zhǔn)噶爾地區(qū)四條富含植物化石的朱魯木特組地層剖面開展了詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查、化石和巖石樣品采集和同位素年代學(xué)研究。
朱魯木特植物群包含有晚泥盆世森林中典型的樹型植物化石，其主要由石松類、古羊齒類和枝蕨類三類植物構(gòu)成，這三類植物是構(gòu)建中—晚泥盆世森林的典型樹木類型，它們的化石在西準(zhǔn)噶爾地區(qū)廣泛分布。
這次，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這一地區(qū)進(jìn)行了更為詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和同位素年代學(xué)研究。他們對(duì)薩爾巴剖面植物化石層進(jìn)行了高精度的鋯石鈾—鉛（U-Pb）定年，將朱魯木特植物群的時(shí)代限定在弗拉期最早期（371.5Ma±0.9Ma，Ma為百萬年）。這表明朱魯木特植物群是我國目前已知最早的森林，該森林的形成時(shí)間與弗拉期—法門期界線一致。這一時(shí)間，比遠(yuǎn)古森林大規(guī)模出現(xiàn)的時(shí)代早1000多萬年。
此外，研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)251山剖面呼吉爾斯特植物群的同位素年代進(jìn)行了重新處理和計(jì)算，獲得了更為精確的年代，將該植物群限定在距今約382.4Ma—380.4Ma。
遠(yuǎn)古時(shí)期的森林與現(xiàn)在大不相同
大約5億年前，地球大陸逐漸披上了綠裝。最早登上陸地的植物是苔蘚、地衣這些低等植物，雖然它們個(gè)頭不大，卻具有頑強(qiáng)的生命力。經(jīng)過大約1億多年的時(shí)間，它們逐漸改變了陸地上惡劣的生存環(huán)境，使充滿堅(jiān)硬巖石的大地逐漸變得松軟和肥沃。
到了距今約4.2億—3.6億年的泥盆紀(jì)，陸地植物發(fā)生翻天覆地的變化。
3億多年前，塔城地區(qū)溫暖濕潤。根據(jù)地層研究，在化石埋藏點(diǎn)附近方圓80公里范圍內(nèi)都是茂密的森林，森林里長滿了石松類、古羊齒類和枝蕨類植物。它們似乎找到長得更加高大的秘訣，每種植物都具有龐大粗壯的根系，而地上部分的個(gè)體不斷徑直向上生長，最高可以長到4米多，有的植物個(gè)體甚至達(dá)到了10多米的高度，這些植物不但足夠高大，而且密集分布，構(gòu)成了最早的森林。
“古羊齒類和枝蕨類植物現(xiàn)在都已滅絕。石松類植物現(xiàn)在仍然有廣泛分布，但形態(tài)較遠(yuǎn)古時(shí)期的祖先也發(fā)生了明顯改變。比如南京城墻下的陰涼處就生長著許多這種植物，但是個(gè)頭很小，看起來就像一棵草。”徐洪河說。
據(jù)科學(xué)家研究，泥盆紀(jì)的地球曾是植物的王國，目前已證實(shí)的植物化石記錄就有700多個(gè)屬。在泥盆紀(jì)，既有厘米級(jí)別的低矮草本，也有喬木狀的參天大樹；既有靠孢子繁殖的多種多樣的蕨類植物；也出現(xiàn)了最古老的、依靠種子進(jìn)行繁殖的裸子植物，幾乎除被子植物以外所有的植物類群都已出現(xiàn)。但蕨類植物依然是當(dāng)時(shí)的陸地霸主。
“我們判斷這些植物化石是否屬于一片森林，最明顯的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)就是植被的分層情況：頂層是最高可達(dá)4米以上的冠層植物，中間層有高度為1米左右的灌木，底層有大量低矮的草本植物。”徐洪河告訴記者，這次在塔城發(fā)現(xiàn)的“最古老”森林都滿足這些標(biāo)準(zhǔn)。“這些高大的石松類，以及其他一些低矮的灌木和細(xì)小草本，共同構(gòu)成了我國最早的森林。”
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