馮偉民

近日，國際地質期刊《地質學會》報道，在英國德文郡和薩默塞特郡的北海岸，劍橋大學研究人員發現了地球上最古老的化石森林遺跡。這些樹木約有3.9億年歷史，比之前認為最古老的森林——美國紐約州古樹林遺跡，還早400萬至500萬年。

距今約4.19億至3.59億年前的泥盆紀，是地球森林開始出現的時代。森林的出現并不斷擴散是地球生物圈的重大事件，對大氣有氧環境塑造、陸地生態環境重構、推動生物多樣性發展極為重要。

英國最新發現的這種森林化石是一種名為蘆形木的奇怪樹木，樹干并不完整，高度在2—4米左右，頂部有濃密的樹冠，整體看起來如同一把粉底刷。蘆形木頗像今天的棕櫚樹，但不是棕櫚樹，與當今地球上的樹木種類并無親緣關系。蘆形木樹干是中空的，并非實心，也沒有葉子。樹枝頂部覆蓋著數百個樹枝狀結構，而不是樹葉。

在此次發現之前，世界上已知最古老的森林化石是距今約3.85億年前美國紐約州發現的森林化石，挪威斯瓦爾巴特群島距今3.8億年前的遠古森林化石。

2019年，在我國安徽省新杭鎮附近發現了距今約3.65億年前泥盆紀樹干樹根化石，占地至少25公頃，大約相當于47個美式足球場那么大。2020年，在中國新疆塔城地區和布克賽爾蒙古自治縣的一片荒漠草原上發現了距今約3.71億年前的植物莖干化石。這種枝蕨類植物直徑70厘米，分布面積約占80平方公里，主要生長有石松類、古羊齒類和枝蕨類植物，還分布著低矮的灌木和細小草本等。

在英國發現的這種最古老的森林化石，不僅將地球上森林出現時間又向前推進了幾百萬年，更重要的是，迄今所發現的最古老森林與之后呈現出完全不一樣的森林面貌。這種古老森林在種類上非常單一，森林系統的構建尚處于初級階段，既沒有任何下層植被，也沒有草本植物。而泥盆紀后來出現的森林，面貌就發生了很大變化，森林生態系統得到改善，呈現出比較完整的多層次森林面貌。我國新疆發現的古老森林，植物豐富度和多樣性程度已相當高，既有厘米級別的低矮草本也有喬木狀參天大樹，既有靠孢子繁殖的多種多樣蕨類植物還有依靠種子進行繁殖的最古老裸子植物。

泥盆紀森林的出現改變了水和土地之間的相互作用，因為樹木和其他植物可以通過根系幫助穩定沉積物。而且隨著它們的生長，這些密集生長的樹木脫落了大量樹枝和落葉，對塑造河流流經地貌、穩定河岸和海岸線都產生重大影響。泥盆紀是魚類登上陸地的時代，森林無疑為初來乍到的動物提供了非常好的披覆環境，并在推動兩棲動物迅速演化方面起到重要作用。

自從森林出現后，植物光合作用得到加強，陸地生態環境發生了巨大變化。有研究顯示，泥盆紀時期大氣氧含量急劇上升，二氧化碳水平明顯下降，導致地球變冷。晚泥盆世中晚期發生的生物大滅絕就與此有相當大的關聯，森林的出現與擴散，無疑啟動了這一幕的最初開關。

泥盆紀古老森林的發現在全球范圍內尚為少數，但演化非常迅速，已從原始森林發展為較完整的森林生態系統，為石炭紀（距今3.59—2.99億年）森林大發展奠定了基礎。森林生態的構建歷經從蕨類植物、裸子植物到被子植物幾度更替，不僅對陸地生態環境貢獻巨大，在地球演變和生物進化過程中始終扮演著重要而關鍵的角色，而且這一影響迄今仍在發揮重要作用。

（作者系中國科學院南京地質古生物研究所研究員、南京古生物博物館名譽館長）