全站搜尋 電子雜誌搜尋

AD

ad970250

不錯過任何知識訊息,立即加入國家地理官方Telegram

Aug. 20 2019

奇異化石揭露亞洲已知最古老的森林

1
  • 如插圖所示,新杭森林中的矮小樹種可能生活在鄰近海岸的沼澤環境之中。IMAGE BY DEMING WANG

  • 新杭鎮發現的古代森林的特色在於其中的樹,它們像竹竿一樣筆直往上長,莖部綴著狹窄葉片。一旦成熟,樹頂就會分裂成帶有下垂枝條的樹冠,每一枝條都掛著裝滿孢子的圓錐。IMAGE BY DEMING WANG

  • 照片中的化石可看見新杭樹分岔的根,這樣的根系在當時相當先進。這種根的稍晚版本讓更高大的石炭紀樹木能夠在多沼澤的環境生長茁壯。 PHOTOGRAPH BY DEMING WANG

這種細長的樹長著驚人複雜的根系──為今日人類持續開採的煤礦層之形成備好了舞臺。

如插圖所示,新杭森林中的矮小樹種可能生活在鄰近海岸的沼澤環境之中。IMAGE BY DEMING WANG

如插圖所示,新杭森林中的矮小樹種可能生活在鄰近海岸的沼澤環境之中。IMAGE BY DEMING WANG

一開始,那些從黏土礦坑牆上悄悄伸出的細瘦桿子看起來並不起眼。但是隨著愈來愈多細長的化石現身,古植物學家王德明和秦敏很快就明瞭他們身處古代森林之中。

中國安徽省新杭鎮附近發現的這些樹幹年代可追溯至約3億6500萬年前,覆蓋面積至少達25公頃,大約等於35個足球場的大小。意思是,它們代表著亞洲目前所發現最古老的森林,研究人員將結果發表於8月初的《當代生物學》(Current Biology)。

AD

ads-parallax

這些史前樹木的長相和為當代世界提供蔭蔽的那些木質而多枝幹的植物不一樣,它們長得像簡單筆直的棍子。然而它們的根系卻有著令人驚豔的先進多樣性,成為石炭紀沼澤叢林的先驅,人類今日焚燒的煤炭大部分都是後者的殘骸。

「就是它燃起了工業革命,」克里斯多福.貝瑞(Christopher Berry)說道,他是一名專精於森林生長的古植物學家,並未參與這項研究。「這是我們現在的文明基礎;這些首見於這座森林的小小(根系)結構。」

↑↑↑↑↑101科學教室:化石

跟蹤古老的根莖

秦敏和王德明在2016年前往劍川(音譯)黏土礦場進行例行訪查時找到新杭森林的第一批化石,當時他們正在搜索礦坑牆面,尋找過往生物的痕跡。他們在搜尋之中找到愈來愈多植物莖,其中許多以栩栩如生的狀態保存下來。

這些古代植物屬於石松門(lycopsids),石松植物大多像竹竿一樣筆直往上長。這種新杭古樹起初是綴著狹窄葉片的單株莖,一旦植莖成熟,就會分裂成帶有下垂枝條的樹冠,每一條枝條都裝飾著裝滿孢子的圓錐體。

新杭鎮發現的古代森林的特色在於其中的樹,它們像竹竿一樣筆直往上長,莖部綴著狹窄葉片。一旦成熟,樹頂就會分裂成帶有下垂枝條的樹冠,每一枝條都掛著裝滿孢子的圓錐。IMAGE BY DEMING WANG

新杭鎮發現的古代森林的特色在於其中的樹,它們像竹竿一樣筆直往上長,莖部綴著狹窄葉片。一旦成熟,樹頂就會分裂成帶有下垂枝條的樹冠,每一枝條都掛著裝滿孢子的圓錐。IMAGE BY DEMING WANG

這片慵懶森林生長的切確環境目前未知,為了查出更多線索,必須對沈積物進行更多分析,貝芮說道。不過這些樹可能生長在過去經常被洪水淹沒的海岸沼澤之中。

某一場洪水可能帶來大量沈積物,迅速將樹群掩埋。雖然終究有更多樹苗生根,洪水很快地又再次將它們掩埋。有些樹幹腐爛之後灌滿沈積物而鑄成樹幹模型,其他部分,例如樹根,則礦化為黑色的化石,現在看來和周遭淺色的岩石形成鮮明對比。

這些事件給了「我們一本關於當時世界的『歷史課本』,」現職臨沂大學的秦敏在電子郵件中寫道。

雖然森林幅員遼闊,這些樹以當代標準看來卻可能相對矮短。研究團隊根據樹幹的厚度估算出這些樹的高度大部分都低於3公尺。

估算的難處在於許多細長的樹幹都在化石化的過程中斷裂,所以很難知道它們究竟有多高。保守估計可能在1.5公尺到1.8公尺之間,派翠西亞.甘索爾(Patricia Gensel)說道,他來自北卡羅萊納大學教堂山分校(University of North Carolina at Chapel Hill),專門研究4.16億至3.59億年前的泥盆紀植物。

「這座森林有可能只和我們一樣高,」他說。

樹木史上的創舉

新杭森林處於樹木史上的變革時期,當時的樹木正在迅速發展能在各種環境茁壯的新方法。泥盆紀早期的植物群大致上蔓生在地面上。如果你能返回大約4.16億年前,「你會聳立於所有植物之上漫步,」懷俄明大學(University of Wyoming)的古植物學家艾倫.庫拉諾(Ellen Currano)說道。

「森林的演化,」他說,「是地球史上真正具有變革意義的事件之一。」

照片中的化石可看見新杭樹分岔的根,這樣的根系在當時相當先進。這種根的稍晚版本讓更高大的石炭紀樹木能夠在多沼澤的環境生長茁壯。 PHOTOGRAPH BY DEMING WANG

照片中的化石可看見新杭樹分岔的根,這樣的根系在當時相當先進。這種根的稍晚版本讓更高大的石炭紀樹木能夠在多沼澤的環境生長茁壯。 PHOTOGRAPH BY DEMING WANG

在整個泥盆紀的時間裡,植物紛紛找到長得更高大的方法,它們發展出能讓水分沿著莖上下運輸的方法,長出更寬的葉子以行光合作用,發展出能支撐樹幹的結構,諸如此類。它們開始朝向天空伸展地更高,並且集結成樹林。目前發現最古老的一座這類森林是座落於美國紐約州北部卡茲奇山脈(Catskill Mountains),3.85億年前的吉爾博亞化石森林(Gilboa Fossil Forest)。

然而,為了長得更高,樹木也需要更好的扎根方法,這就是為何學者們對於新杭樹的驚人先進根系感到如此興奮。

挪威的斯瓦巴群島(Svalbard)也有一處類似的石松樹林,此地只比新杭樹林早了2000萬年,且那些樹的基底是周圍連著小根的球根,貝瑞如此說道,他在一項由國家地理贊助的計畫中研究這些樹。相較之下,新杭樹在數百萬年後主掌沼澤的巨型親戚則通常長著根座(stigmarian root),這種根會分裂為數支圍繞著細小支根的分支。

最新的這項發現是如此古老的根座目前發現過最完整的證據。這樣的分支結構為早期樹木提供了強力支持,最終讓它們得以長到新高度。

「它將改寫石松植物的演化史,」甘索爾說。

煤炭的古老根源

這些類型的分支根系也帶有孔洞,有助於讓氧氣抵達植物的低處末端,讓它們能在積水的沼澤中生長茁壯。這對未來的世界人類人口而言是一個轉捩點,貝瑞說道。

沼澤森林的巨量分支呈爆炸性成長,吸入古老大氣中的二氧化碳,將其存放在樹木體內。當這些樹叢中有樹木死亡,殘骸會堆積在潮溼的沼澤地面,而腐敗的過程會因氧氣稀缺而減緩。最後,這套含碳量豐富的系統轉化為今日世界各地開採的豐厚煤礦層。

現代人類經由燃燒煤礦而將古代的碳排放回大氣層,使得二氧化碳濃度達到現代人出現在地球以來從未見過的高度。

而且由於濫伐當代森林並在地表鋪上水泥與柏油,甘索爾說,「我們正在二氧化碳濃度以史前無例的高速攀升的同時切斷能吸收二氧化碳的資源。」

這些都強調出我們有多麼仰賴植物來維持大氣平衡,他說:「沒有植物的話,我們真的會因為地球升溫而陷入困境。」

 

延伸閱讀:劍齒虎的翻案:新化石分析重新描繪了這種駭人大貓 / 罕見!9900萬年琥珀中驚見幼蛇化石

NOV. 2020

病毒重整世界

一場肺炎大流行,改變了什麼?

病毒重整世界

AD

熱門精選

AD

ad300600

AD

ad970250
Subscribe
立即訂閱
keyboard_arrow_up

AD

ad970250