最古老的森林化石，将森林的“生日”向前推进几百万年！

□ 冯伟民

近日，国际地质期刊《地质学会》报道，在英国德文郡和萨默塞特郡的北海岸，剑桥大学研究人员发现了地球上最古老的化石森林遗迹。这些树木约有3.9亿年历史，比之前认为最古老的森林——美国纽约州古树林遗迹，还早400万至500万年。

距今约4.19亿至3.59亿年前的泥盆纪，是地球森林开始出现的时代。森林的出现并不断扩散是地球生物圈的重大事件，对大气有氧环境塑造、陆地生态环境重构、推动生物多样性发展极为重要。

英国最新发现的这种森林化石是一种名为芦形木的奇怪树木，树干并不完整，高度在2—4米左右，顶部有浓密的树冠，整体看起来如同一把粉底刷。芦形木颇像今天的棕榈树，但不是棕榈树，与当今地球上的树木种类并无亲缘关系。芦形木树干是中空的，并非实心，也没有叶子。树枝顶部覆盖着数百个树枝状结构，而不是树叶。

在此次发现之前，世界上已知最古老的森林化石是距今约3.85亿年前美国纽约州发现的森林化石，挪威斯瓦尔巴特群岛距今3.8亿年前的远古森林化石。

2019年，在我国安徽省新杭镇附近发现了距今约3.65亿年前泥盆纪树干树根化石，占地至少25公顷，大约相当于47个美式足球场那么大。2020年，在中国新疆塔城地区和布克赛尔蒙古自治县的一片荒漠草原上发现了距今约3.71亿年前的植物茎干化石。这种枝蕨类植物直径70厘米，分布面积约占80平方公里，主要生长有石松类、古羊齿类和枝蕨类植物，还分布着低矮的灌木和细小草本等。

在英国发现的这种最古老的森林化石，不仅将地球上森林出现时间又向前推进了几百万年，更重要的是，迄今所发现的最古老森林与之后呈现出完全不一样的森林面貌。这种古老森林在种类上非常单一，森林系统的构建尚处于初级阶段，既没有任何下层植被，也没有草本植物。而泥盆纪后来出现的森林，面貌就发生了很大变化，森林生态系统得到改善，呈现出比较完整的多层次森林面貌。我国新疆发现的古老森林，植物丰富度和多样性程度已相当高，既有厘米级别的低矮草本也有乔木状参天大树，既有靠孢子繁殖的多种多样蕨类植物还有依靠种子进行繁殖的最古老裸子植物。

泥盆纪森林的出现改变了水和土地之间的相互作用，因为树木和其他植物可以通过根系帮助稳定沉积物。而且随着它们的生长，这些密集生长的树木脱落了大量树枝和落叶，对塑造河流流经地貌、稳定河岸和海岸线都产生重大影响。泥盆纪是鱼类登上陆地的时代，森林无疑为初来乍到的动物提供了非常好的披覆环境，并在推动两栖动物迅速演化方面起到重要作用。

自从森林出现后，植物光合作用得到加强，陆地生态环境发生了巨大变化。有研究显示，泥盆纪时期大气氧含量急剧上升，二氧化碳水平明显下降，导致地球变冷。晚泥盆世中晚期发生的生物大灭绝就与此有相当大的关联，森林的出现与扩散，无疑启动了这一幕的最初开关。

泥盆纪古老森林的发现在全球范围内尚为少数，但演化非常迅速，已从原始森林发展为较完整的森林生态系统，为石炭纪（距今3.59—2.99亿年）森林大发展奠定了基础。森林生态的构建历经从蕨类植物、裸子植物到被子植物几度更替，不仅对陆地生态环境贡献巨大，在地球演变和生物进化过程中始终扮演着重要而关键的角色，而且这一影响迄今仍在发挥重要作用。

（作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员、南京古生物博物馆名誉馆长）